DE4116512A1 - Narkosemittelverdunster mit durchstroembaren verdunsterelementen - Google Patents

Narkosemittelverdunster mit durchstroembaren verdunsterelementen

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DE4116512A1 DE19914116512 DE4116512A DE4116512A1 DE 4116512 A1 DE4116512 A1 DE 4116512A1 DE 19914116512 DE19914116512 DE 19914116512 DE 4116512 A DE4116512 A DE 4116512A DE 4116512 A1 DE4116512 A1 DE 4116512A1
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Andreas Krause
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Description

Die Erfindung betrifft einen Narkosemittelverdunster mit einer Verdunsterkammer, welche von einem Verdunsterkammer-Strom von einem Verdunsterkammer-Einlaß zu einem Verdunsterkammer-Auslaß durchströmt wird und mit in der Verdunsterkammer kaskadenförmig angeordneten, Narkosemittel speichernden Verdunsterelementen zur Anreicherung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemitteldampf und einer Thermostateinrichtung mit einem Temperatursensor am Verdunsterkammer-Auslaß.
Ein Narkosemittelverdunster der genannten Art ist aus der DE-PS 8 46 898 bekanntgeworden. Der bekannte Narkosemittelverdunster besitzt eine zylindrische Verdunsterkammer, die von einem Verdunsterkammer-Strom durchströmt wird und kaskadenförmig angeordnete Filzscheiben als Verdunsterelemente besitzt. Die Filzscheiben werden mit Distanzringen zusammengehalten und besitzen im Randbereich je eine Bohrung, durch welche der Verdunsterkammer-Strom fließt. Die Bohrungen der einzelnen Filzscheiben sind um 180 Grad versetzt zueinander angeordnet, so daß der Verdunsterkammer-Strom einen mäanderförmigen Strömungsweg hat. Am Verdunsterkammer-Auslaß befindet sich eine Thermostateinrichtung mit einem Temperatursensor in Form einer Doppel-Bimetallwicklung, welche mit einem Drehschieberventil zur Drosselung des Verdunsterkammer-Stroms verbunden ist. Mit dem Drehschieberventil ist das Verhältnis von Verdunsterkammer-Strom zu einem direkt aus der Atmosphäre angesaugten Primärgasstrom einstellbar und damit der Temperatureinfluß auf die Verdampfung des flüssigen Narkosemittels in gewissen Grenzen kompensierbar.
Nachteilig bei dem bekannten Narkosemittelverdunster ist, daß die Aufsättigung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemitteldampf nur unvollständig erfolgt, da das Gas lediglich an den Verdunsterelementen vorbeistreicht. Die Drosselung des Verdunsterkammer-Stroms mit dem Drehschieberventil zur Temperaturkompensation führt zu unterschiedlichen Strömungswiderständen in Abhängigkeit von der Verdunsterkammer-Temperatur und damit zu einer Flowabhängigkeit der Konzentrationsabgabe des Narkosemittelverdunsters.
Aus der DE-PS 15 66 631 ist ein Narkosemittelverdunster bekanntgeworden, welcher eine Verdunsterkammer mit Verdunsterelementen aus porösem Werkstoff besitzt, die zur Abgabe von Narkosemitteldampf an den Verdunsterkammer-Strom dienen. Die Verdunsterkammerelemente tauchen in flüssiges Narkosemittel ein und fördern dieses durch Kapillarwirkung in die Verdunsterkammer, wo es verdampft.
Nachteilig bei dem bekannten Narkosemittelverdunster ist, daß die Verdunsterelemente nur eine begrenzte Aufsättigung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemittel zulassen, da das Gas lediglich an der Oberfläche der Verdunsterelemente vorbeistreicht. Außerdem ist eine Temperaturkompensation nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Narkosemittelverdunster die Aufsättigung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemitteldampf zu verbessern und die Temperaturkompensation derart auszuführen, daß der Durchströmungswiderstand der Verdunsterkammer nicht beeinflußt wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Verdunsterelemente in der Verdunsterkammer als poröse, vom Verdunsterkammer-Strom vollständig durchströmte Körper ausgebildet sind und die Thermostateinrichtung als ein die Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms beeinflussendes Temperaturregelaggregat ausgeführt ist, mit welchem ein vorgewählter Temperatur-Sollwert Ts am Verdunsterkammer-Auslaß einstellbar ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die als poröse Körper ausgebildeten Verdunsterelemente von dem Verdunsterkammer-Strom vollständig durchströmt werden, ohne daß Gas an den porösen Körpern vorbeigeht und damit ein direkter Stoffaustausch innerhalb der Poren der Körper aufgrund der vergrößerten Oberfläche ermöglicht wird. Durch die kaskadenförmige Anordnung der porösen Körper wird die Aufsättigung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemitteldampf schrittweise erhöht, bis die Sättigungskonzentration erreicht ist. Mit einem Temperaturregelaggregat wird der Verdunsterkammer-Strom derart beeinflußt, daß sich am Verdunsterkammer-Auslaß eine vorgewählte Temperatur einstellt, die mit einem Temperatursensor gemessen wird. Der Temperatursensor kann entweder frei im Verdunsterkammer-Strom angeordnet sein oder er ist an dem letzten Verdunsterelement befestigt. Da der Sättigungskonzentrationswert und die Temperatur in einem festen Verhältnis zueinander stehen, ist die Temperatur am Verdunsterkammer-Auslaß ein Maß für Konzentration des Narkosemitteldampfes im Verdunsterkammer-Strom. Da die Temperaturkompensation über die Regelung der Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms am Verdunsterkammer-Auslaß erfolgt, bleibt der Durchströmungswiderstand unverändert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
So ist es vorteilhaft, die porösen Körper als Sinterscheiben auszuführen. Um eine gute Wärmeleitung innerhalb der Sinterscheiben zu erreichen, ist es zweckmäßig, metallische Sinterscheiben zu verwenden, beispielsweise aus Messing oder Edelstahl. Es sind aber auch poröse Kunststoffe einsetzbar, die gegenüber Kohlenwasserstoffen beständig sind, wie z. B. Teflon. Andere geeignete Materialien sind z. B. Keramik oder Glasfritten.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, die porösen Körper als ein Edelstahl-Flies auszuführen, beispielsweise ein Geflecht aus Edelstahlfasern, welches eine Kapillarwirkung für das Narkosemittel besitzt.
Zur Einstellung der Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms ist es zweckmäßig, das Temperatur-Regelaggregat als eine an der Verdunsterkammer befindliche Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung auszuführen, welche thermisch an die porösen Körper angekoppelt sind und mittels einer Regeleinrichtung einzeln oder in Kombination angesteuert werden. Soll beispielsweise am Verdunsterkammer-Auslaß eine Temperatur von 18 Grad Celsius eingestellt werden, ist beim Einschalten im allgemeinen eine Kühlung der Verdunsterkammer erforderlich, da die Umgebungstemperatur, auf der sich der Narkosemittelverdunster befindet, normalerweise oberhalb dieser Temperatur liegt. Nach einer gewissen Betriebszeit fällt die Temperatur in der Verdunsterkammer aufgrund der entstehenden Verdunstungskälte, und es muß Wärme mit der Heizeinrichtung zugeführt werden. Ein kombinierter Betrieb von Heiz- und Kühleinrichtung ist zweckmäßig, um kleine Einstellzeiten bei der Temperaturregelung zu erhalten. Versuche haben gezeigt, daß es ausreichend ist, die Kühleinrichtung in drei festen Leistungsstufen zu betreiben. Während der Einschaltphase wird mit voller Leistung gekühlt, da die Verdunsterkammer sich im allgemeinen oberhalb des Temperatur-Sollwertes befindet. Bei einer geringen Gasströmung des Verdunsterkammer-Stroms wird mit halber Leistung gekühlt und gleichzeitig mit der Heizeinrichtung Wärme zugeführt. Bei hoher Gasströmung ist die Kühleinrichtung ausgeschaltet und es wird wegen der entstehenden Verdunstungskälte nur Wärme mit der Heizeinrichtung zugeführt.
Eine Kühlung der Verdunsterkammer ist insbesondere in den Fällen notwendig, wo Narkosemittel mit niedrigem Siedepunkt verwendet werden, welche bereits bei Raumtemperatur in die Gasphase übergehen. Hierbei ist sicherzustellen, daß der Temperatur-Sollwert Ts innerhalb der Verdunsterkammer stets unterhalb der Siedetemperatur des Narkosemittels liegt. Sofern sich flüssiges Narkosemittel in der Verdunsterkammer befindet, ist die Kühleinrichtung zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie in direktem thermischen Kontakt mit dem flüssigen Narkosemittel steht.
Die Heiz- oder Kühleinrichtung kann als ein Peltier-Element ausgeführt sein, welches an der Wandung der Verdunsterkammer anliegt und in thermischem Kontakt mit den porösen Körpern steht.
Es ist zweckmäßig, die Heizeinrichtung derart auszuführen, daß leitfähige poröse Körper verwendet werden, die mit einem Strom beaufschlagt sind und unmittelbar die Erwärmung des Verdunsterkammer-Stroms bei der Durchströmung bewirken.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des Temperaturregelaggregats ist vorgesehen, die Verdunsterkammer mit einer an der Wandung befindlichen Kühleinrichtung zu kühlen und die Erwärmung des Verdunsterkammer-Stroms mit mindestens einer im Gasstrom befindlichen Heizwendel durchzuführen. Die Heizwendel ist zweckmäßigerweise vor dem letzten porösen Körper am Verdunsterkammer-Auslaß angeordnet. Es können auch mehrere Heizwendeln vorhanden sein, die den Verdunsterkammer-Strom stufenweise erwärmen. Als Heizwendel eignen sich besonders flächenhafte, siebähnliche Gebilde, die vom Verdunsterkammer-Strom durchströmbar sind. Die Heizwendel kann frei im Verdunsterkammer-Strom angeordnet sein oder auf einem oder mehreren der porösen Körper befestigt, z. B. aufgesputtert, sein.
Zusätzlich zu den Heizwendeln ist es zweckmäßig, noch eine an der Verdunsterkammer anliegende Heizeinrichtung vorzusehen, mit der die Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms voreingestellt wird und danach die Feineinstellung über die Heizwendeln erfolgt.
Zur Benetzung der porösen Körper mit Narkosemittel ist es zweckmäßig, innerhalb der Verdunsterkammer ein Narkosemittel-Reservoir vorzusehen, in welches die porösen Körper eintauchen. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Verdunsterkammer-Strom sich auch noch über das Narkosemittel-Reservoir mit Narkosemitteldampf anreichern kann.
In Hinblick auf eine gute Temperatur-Regelbarkeit der Verdunsterkammer ist es zweckmäßig, nur soviel Narkosemittel in dem Reservoir vorzuhalten, wie innerhalb einer gewissen Zeitspanne verdampft und dann Narkosemittel aus einem Vorratsbehälter nachzufüllen. Hierzu ist es zweckmäßig, das Narkosemittel-Reservoir mit einer Füllstandsregeleinrichtung zu versehen, welche mindestens aus einem Füllstandsdetektor, einem Füllstandsregler und einem Vorratsbehälter besteht, wobei das nachzufüllende Narkosemittel über eine den Vorratsbehälter mit der Verdunsterkammer verbindende Förderleitung mit einem Ventil zugeführt wird, welches durch den Füllstandsregler öffenbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur dargestellt und im folgenden näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Narkosemittelverdunster (1) mit einer Gaseintrittsöffnung (2) und einer Gasaustrittsöffnung (3). Der Gasstrom wird an der Gaseintrittsöffnung (2) aufgeteilt in einen sog. Bypass-Strom (4), der über ein Bypass-Ventil (5) direkt wieder zur Gasaustrittsöffnung (3) gelangt und einen Verdunsterkammer-Strom (6), der eine mit Narkosemittel (7) gefüllte Verdunsterkammer (8) durchströmt und über ein Verdunsterkammer-Ventil (9), mit dem die Narkosemittelkonzentration einstellbar ist, in den Bypass-Strom (4) mündet. Das Bypass-Ventil (5) ist auf einen festen Strömungswiderstand eingestellt, der ein Maß ist für das Teilverhältnis der Gasströme durch das Bypass-Ventil (5) und die Verdunsterkammer (8) ist. Die Verdunsterkammer (8) besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem Verdunsterkammer-Einlaß (10) und einem Verdunsterkammer-Auslaß (11), in welchem drei Sinterscheiben (12) aus Messing senkrecht zur Durchströmungsrichtung befestigt sind zwischen einer Heizeinrichtung (13) und einer gegenüberliegenden Kühleinrichtung (14). Die Sinterscheiben (12) tauchen einseitig in ein Reservoir (15) mit Narkosemittel (7) ein, wobei das Reservoir (15) an der Kühleinrichtung (14) anliegt. Diese Anordnung ist besonders zweckmäßig für Narkosemittel (7) mit niedrigem Siedepunkt, da die Kühlung unmittelbar auf das flüssige Narkosemittel wirkt. Der Verdunsterkammer-Strom (6) durchströmt längs der Pfeile (16) die Sinterscheiben (12) und wird dabei mit dampfförmigem Narkosemittel (7) angereichert. Die Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms (6) wird am Verdunsterkammer-Auslaß (11) mit einem Temperatursensor (17) gemessen, wobei der Temperatursensor (17) zusammen mit der Heizeinrichtung (13) und der Kühleinrichtung (14) an eine Regeleinrichtung (18) angeschlossen ist.
Der Temperatursensor (17), die Heizeinrichtung (13), die Kühleinrichtung (14) und die Regeleinrichtung (18) bilden zusammen ein Temperaturregelaggregat. Mit der Regeleinrichtung (18) wird die Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms (6) auf einen vorgegebenen Temperatur-Sollwert Ts eingestellt. An das Temperaturregelaggregat ist ferner eine Heizwendel (19) angeschlossen, die vor der dritten Sinterscheibe (12) in den Verdunsterkammer-Strom (6) ragt und diesen erwärmt. Die Heizwendel (19) dient zur Feineinstellung des Temperatur-Sollwertes Ts.
Das Narkosemittel (7) ist in einem Vorratsbehälter (20) gespeichert und wird über eine Förderleitung (21) und ein Ventil (22) der Verdunsterkammer (8) zugeführt. Der Vorratsbehälter (20) wird über eine Füllvorrichtung (23) mit Narkosemittel (7) gefüllt. Der Füllstands-Sollwert für das Narkosemittel (7) im Reservoir (15) der Verdunsterkammer (8) wird mit einem Füllstandsdetektor (24) überwacht, der an einen Füllstandsregler (25) angeschlossen ist. Beim Absinken des Füllstandes des Narkosemittels (7) in der Verdunsterkammer (8) wird das Ventil (22) geöffnet bis der Füllstands-Sollwert wieder erreicht ist. Der Füllstandsregler (25) und die Regeleinrichtung (18) sind an eine Steuereinheit (26) angeschlossen, die ein Freigabesignal an ein Absperrventil (27) im Verdunsterstrom (6) gibt, wenn sowohl der Temperatur-Sollwert Ts und der Füllstands-Sollwert vorliegen.
Zum Betrieb sei angenommen, daß der Narkosemittelverdunster (1) gerade eingeschaltet wurde, die Verdunsterkammer (8) noch die Umgebungstemperatur von z. B. 24 Grad Celsius besitzt und im Reservoir (15) Narkosemittel (7) bis zum Füllstands-Sollwert eingefüllt ist. Der Temperatur-Sollwert Ts für den Verdunsterkammer-Strom (6) wurde zuvor auf 18 Grad Celsius gewählt. Der Temperatursensor (17) mißt den Temperatur-Istwert innerhalb der Verdunsterkammer (8) und über die Regeleinrichtung (18) wird die Kühleinrichtung (14) derart angesteuert, bis der Temperatur-Sollwert von 18 Grad Celsius erreicht ist. Durch die metallischen Sinterscheiben (12) ergibt sich eine gute Wärmeleitung innerhalb der Verdunsterkammer (8). Sollte der Temperatur-Sollwert Ts unterschritten werden, wird bei weiter eingeschalteter Kühleinrichtung (14) mit der Heizeinrichtung (13) Wärme zugeführt. Durch den gleichzeitigen Betrieb der Kühleinrichtung (14) und der Heizeinrichtung (13) ergeben sich kleine Zeitkonstanten zur Einregelung des Temperatur-Sollwertes Ts. Nach Erreichen des Temperatur-Sollwertes Ts gibt die Steuereinheit (26) ein Freigabesignal an das Absperrventil (27) und der Verdunsterkammer-Strom (6) fließt in der Verdunsterkammer (8) längs der Pfeile (16) durch die Sinterscheiben (12) und wird dabei mit dampfförmigem Narkosemittel angereichert. Durch die Regelung der Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms (6) auf einen festen Temperatur-Sollwert Ts, stellt sich am Verdunsterkammer-Ausgang (11) ein definierter Sättigungskonzentrationswert ein. Versuche haben gezeigt, daß es ausreichend ist, die Kühleinrichtung (14) in drei festen Leistungsstufen zu betreiben. Während der Einschaltphase wird mit voller Leistung gekühlt, da die Verdunsterkammer (8) sich im allgemeinen oberhalb des Temperatur-Sollwertes Ts befindet. Bei einer geringen Gasströmung des Verdunsterkammer-Stroms (6) wird mit halber Leistung gekühlt und gleichzeitig mit der Heizeinrichtung (13) Wärme zugeführt. Bei hoher Gasströmung ist die Kühleinrichtung (14) ausgeschaltet und es wird wegen der entstehenden Verdunstungskälte nur Wärme mit der Heizeinrichtung (13) zugeführt.

Claims (9)

1. Narkosemittelverdunster mit einer Verdunsterkammer, welche von einem Verdunsterkammer-Strom von einem Verdunsterkammer-Einlaß zu einem Verdunsterkammer-Auslaß durchströmt wird und mit in der Verdunsterkammer kaskadenförmig angeordneten, Narkosemittel speichernden Verdunsterelementen zur Anreicherung des Verdunsterkammer-Stroms mit Narkosemitteldampf und einer Thermostateinrichtung mit einem Temperatursensor am Verdunsterkammer-Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunsterelemente als poröse, vom Verdunsterkammer-Strom (6) vollständig durchströmte Körper (12) ausgebildet sind und die Thermostateinrichtung als ein die Temperatur des Verdunsterkammer-Stroms (6) beeinflussendes Temperaturregelaggregat (13, 14, 17, 18, 19) ausgeführt ist, mit welchem ein vorgewählter Temperatur-Sollwert Ts am Verdunsterkammer-Auslaß (11) einstellbar ist.
2. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Körper als Sinterscheiben (12) ausgeführt sind.
3. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Körper aus Edelstahl-Flies bestehen.
4. Narkosemittelverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelaggregat aus einer an der Verdunsterkammer (8) befindlichen Heizeinrichtung (13) und einer Kühleinrichtung (14) besteht, welche thermisch an die Körper (12) angekoppelt und mittels einer Regeleinrichtung (18) einzeln oder in Kombination ansteuerbar sind.
5. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung als ein leitfähiger, poröser Körper (12) ausgeführt ist.
6. Narkosemittelverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelaggregat aus einer an der Verdunsterkammer (8) befindlichen Kühleinrichtung (14) und mindestens einer im Verdunsterkammer-Strom (6) befindlichen Heizwendel (19) besteht, welche mittels einer Regeleinrichtung (18) einzeln oder in Kombination ansteuerbar sind.
7. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelaggregat zusätzlich eine an der Verdunsterkammer (8) befindliche Heizeinrichtung (13) aufweist, welche zusammen mit der Kühleinrichtung (14) thermisch an die Körper (12) angekoppelt ist.
8. Narkosemittelverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Verdunsterkammer (8) ein Narkosemittel-Reservoir (15) vorhanden ist, in welches die porösen Körper (12) eintauchen.
9. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Narkosemittel-Reservoir (15) mit einer Füllstandsregeleinrichtung versehen ist, welche mindestens aus einem Füllstandsdetektor (24), einem Füllstandsregler (25) und einem Vorratsbehälter (20) für flüssiges Narkosemittel (7) besteht und das nachzufüllende Narkosemittel (7) über eine den Vorratsbehälter (20) mit der Verdunsterkammer (8) verbindende Förderleitung (21) mit einem Ventil (22) zugeführt wird, welches durch den Füllstandsregler (25) öffenbar ist.
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