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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlung von lebendem Gewebe
und insbesondere die Reinigung von offenem lebendem Gewebe.
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Die
Reinigung von offenem in vivo Gewebe, wie von Menschen oder Tieren
während
chirurgischer Vorgänge,
erfordert die Entfernung von festen Fremdstoffen vom Gewebe wie
Fäden,
Staub, Sandpartikel und dergleichen, und organisches Material, wie
Eiter, Fette, und dergleichen. Organisches Material neigt dazu,
sehr viel stärker
als nicht organisches Material am Gewebe anzuhaften, und ist daher schwerer
davon zu entfernen. Während
dementsprechend nicht organisches Material durch einen Flüssigkeitsstrahl
vom Gewebe entfernt werden kann, ist es oft nicht möglich, einige
organische Materialien auf diesem Wege zu entfernen. Noch spezieller,
und problematischer sind die Partikel, welche kleiner sind als die
Dicke der Grenzschicht des Fluidstrahls, welcher über dem
Gewebe verläuft;
wobei die Grenzschicht dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Fließgeschwindigkeit
hat, die sich nahe an der Fließoberfläche verrigert,
und auf der Oberfläche
null ist.
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Die
kleinsten Partikel, welche sich in der Grenzschicht befinden, zeigen
einen Haftwiderstand einer Stärke,
die ausreichend ist, um fest auf der Oberfläche zu bleiben und nicht vom
Flüssigkeitsstrahl
wegbewegt zu werden, auch wenn dieser eine sehr hohe Geschwindigkeit
hat.
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Bei
dem Versuch, das Problem zu lösen,
sind mehrere Vorrichtungen entsprechend dem Stand der Technik entwickelt
worden, welche mit gepulsten Waschstrahlen arbeiten, wie in USP
4.350.158 und 4.982,730 beschrieben. Diese gepulsten Strahlvorrichtungen
arbeiten auf der Basis eines Flüssigkeitsstrahles
mit einer reduzierten Grenzschichtdicke, um kleine Partikel wegzubewegen.
Diese Vorrichtungen, haben jedoch generell komplizierte Konstruktionen, benötigen große Mengen
an Flüssigkeit,
und sind entwickelt worden, um nur eine kleine Verbesserung gegenüber der
nichtgepulsten Vorrichtungen zu bieten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Einrichtung zur Reinigung von
lebendem Gewebe, beispielsweise während chirurgischer Vorgänge an Menschen
oder Tieren zur Verfügung,
welches die bekannten Nachteile überwindet.
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Im
Speziellen wird danach gesucht, ein Reinigungsgerät zur Verfügung zu
stellen, welches eine sterile Flüssigkeit
in einer Weise am Gewebe anwendet, das für das Entfernen von sogar sehr
kleinen Fremdstoffen geeignet ist, wodurch eine effektivere Reinigung
des Gewebes als in der bekannten Art möglich ist.
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Darüber hinaus
ist die Reinigung dafür
ausgelegt, relativ kleine Mengen von Flüssigkeit zu benötigen, wobei
es nicht nur effektiver und weniger verschwenderisch als bisher
bekannte Verfahren ist, sondern auch zweckmäßiger und weniger verschmutzend
als andere Verfahren zu nutzen ist.
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Ein
Verfahren, die Einrichtung der Erfindung zu nutzen, ist weiterhin
dadurch gekennzeichnet, einen therapeutischen Effekt für das zu
reinigende Gewebe zu erzielen.
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Das
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Einrichtung eine Flüssigkeit und ein Gas gemäß Anspruch
1 als Arbeitsfluide für
die Reinigung des lebenden Gewebes einsetzt.
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Entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, verlässt
der Gasstrom mit einem Druck einer ersten Größe die Ventileinrichtung und
strömt
in das Gas-Flüssigkeits-
Vereinigungselement hinein, und die Vereinigungseinrichtung bewirkt
einen Druckabfall in dem hindurchströmenden Gasstrom, so dass der
Druck des Gas-Flüssigkeitsausflusses
hinter dem Fluidausfluss eine zweite Größe hat, wobei die erste Größe mindestens das
Zweifache der zweiten Größe beträgt, um eine Schockwelle
in dem Gas-Flüssigkeitsstrom
hinter dem Fluidauslass zu erzeugen und ein Zerstäuben des
Flüssigkeitsanteils
in mikroskopisch kleine Tröpfchen
zu bewirken, wodurch ein Nebel in dem Gasanteil des Ausflusses gebildet
wird.
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Entsprechend
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, weist die Fluidauslasseinrichtung ebenfalls eine
Einrichtung für die
Aufbringung einer auf das zu reinigende Gewebe ausübende Saugkraft
auf.
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Zusätzlich entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, umfasst die Fluidauslasseinrichtung ferner ein innenliegendes
Düsenelement
zum Erzeugen eines Ausflusses einer sterilen Flüssigkeit, wobei das Düsenelement
umfasst:
- einen hinteren Teil, der derart ausgebildet
ist, dass er auf das innenliegende Düsenelement passt und der derart
angeordnet ist, dass er auf das innen liegende Düsenelement passt, um dazwischen
einen Durchgang für
den Gasstrom zu bilden;
- einen eingeschnürten
Teil, der durch eine nach vorn gerichtete Verjüngung des hinteren Teils gebildet
ist;
- einen vorderen Teil, der eine Öffnung bildet und sich nach
hinten in Richtung des eingeschnürten Teils
verjüngt,
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wobei
der Durchgang derart ausgebildet ist, dass er sich in Richtung des
vorderen Teils der Düse in
zunehmendem Maße
derart verengt, dass der durch den Durchgang strömende Gasstrom mindestens auf
Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird, und wobei sich der vordere
Teil in Richtung der darin ausgebildeten Öffnung erweitert, so dass sich
der beschleunigte Gasstrom ausdehnt und somit einen Druckabfall
auf einen subatmosphärischen
Druck erfährt,
so dass, wenn die Düsenöffnung nahe
an das durch Schmutzpartikel verschmutzte Gewebe heran gebracht
ist, die Partikel dem subatmosphärischen Druck
ausgesetzt sind, um dadurch von dem Gewebe gelöst zu werden.
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Vorzugsweise
weist der Gas- Flüssigkeits- Ausfluss
hinter dem Fluidauslass beinahe eine Schallgeschwindigkeit auf.
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Entsprechend
einem weitern bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, ist der Gaseinlass der Gasleitungseinrichtung zur
Verbindung mit einer unter Druck stehenden Sauerstoffquelle vorgesehen
und der Ausfluss ist ein Ausfluss eines sterilen Flüssigkeitsnebels
in einem Hochgeschwindigkeits- Sauerstoffstrom.
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Dabei
wird ebenfalls ein Verfahren für
das Reinigen von lebendem Gewebe beschrieben, welches umfasst:
- Zugabe einer Quelle steriler Flüssigkeit
zu einem Fluss von unter Druck stehendem Gas, um dabei eine gepumpte
Einspeisung derselben in einen Fluidversorgungskopf zu bewirken;
- Einspeisung des unter Druck stehenden Gases in den Fluidversorgungskopf
- Vereinigung des Gases und der zu dem Versorgungskopf zugegebnen
Flüssigkeit,
um ein Gas- Flüssigkeitsausfluss
in Form eines sterilen Flüssigkeitsnebels
in einem Hochgeschwindigkeits- Gasstrom zu erzeugen; und
- Beaufschlagung des lebenden Gewebes durch den Gas- Flüssigkeits-
Ausfluss, um dadurch die Verunreinigungen hiervon zu befreien.
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Zusätzlich umfasst
der Schritt der Zufuhr des unter Druck stehenden Gases eine Zufuhr
des Gases mit einem Druck einer ersten Größe, und der Schritt der Vereinigung
bewirkt einen Druckabfall in dem Gasstrom, so dass der Druck des
Gas- Flüssigkeits- Ausflusses
eine zweite Größe aufweist,
wobei die erste Größe mindestens
das Zweifache der zweiten Größe beträgt, um eine
Schockwelle in dem Gas- Flüssigkeits-
Auslas zu erzeugen, und ein Zerstäuben des Flüssigkeitsanteils des Ausflusses
in mikroskopische Tröpfchen
zu bewirken, wodurch ein Nebel in dem Gasanteil des Ausflusses gebildet
wird.
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Das
Verfahren umfasst vor dem Schritt der Vereinigung ebenfalls die
Bereitstellung eines Gas- Ausflusses; wodurch eine Entspannung des
Gasausflusses verursacht wird, wobei eine Reduktion des Druckes
auf einen Unterdruck desselben gebildet wird, was eine Saugkraft
und ein Flüssigkeitsausfluss in
Verbindung mit dem entspannten Gasausfluss bewirkt.
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Dabei
ist ebenfalls ein Verfahren der Reinigung und der Heilung von beschädigtem,
lebendem Gewebe beschrieben, welches umfasst:
- Zugabe
einer Quelle steriler Flüssigkeit
zu einem Fluss von unter Druck stehendem Sauerstoff, um dabei eine
gepumpte Einspeisung derselben in einen Fluidversorgungskopf zu
bewirken;
- Einspeisung des unter Druck stehenden Sauerstoffs in den Fluidversorgungskopf
- Vereinigung des Sauerstoffes und der zu dem Versorgungskopf
zugegebnen Flüssigkeit,
um ein Sauerstoff- Flüssigkeitsausfluss
in Form eines sterilen Flüssigkeitsnebels
in einem Hochgeschwindigkeits- Sauerstoffstrom zu erzeugen; und
- Beaufschlagung des beschädigten
Gewebes durch den Sauerstoff- Flüssigkeits-Ausfluss, um dadurch
die Verunreinigungen von dem Gewebe zu entfernen, seine Austrocknung
zu vermeiden, und die Heilung desselben zu bewirken.
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Die
vorliegende Erfindung wird leicht anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden und wahrgenommen,
wobei:
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1 ist eine Gesamtansicht
der Flüssigkeits-
Gas- Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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2A ist eine vergrößerte, teilgeschnittene Ansicht
des Behälters
aus 1;
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2B ist eine vergrößerte Querschnittansicht
des Versorgungsdeckels des Behälters
der 2A, geschnitten
entlang der B–B– Linie.
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3A ist eine detaillierte
Querschnittansicht des Flüssigkeits-
Versorgungskopfes, gezeigt in 1,
im Gebrauch;
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3B ist eine vergrößerte detaillierte
Darstellung eines Teils des Ventilmechanismus, in geöffneten
Positionen;
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3C ist eine vergrößerte detaillierte
Darstellung eines Teils des Ventilmechanismus, in geschlossenen
Positionen;
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4 ist ein teilweise Seitenansicht
des Fluidversorgungskopfes, konstruiert in Übereinstimmung mit einem alternativen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und besitzt einen Ventilteil, welcher so beschaffen
ist, einen Saugdruck in der unmittelbaren Nähe zu schaffen; und
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5 ist eine vergrößerte, schematische, seitlich
geschnittene Ansicht der Düse
des Fluidversorgungskopfes, gezeigt in 4, darstellend die Bildung des dabei
entstehenden Saugdruckes.
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In
Bezug auf 1 stellt die
Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung, generell bezeichnet mit 10,
welche eine Flüssigkeit
und ein Gas als Arbeitsfluide für
die Reinigung von lebendem Gewebe einsetzt, wie menschliches oder
tierisches Gewebe während
chirurgischer Vorgänge.
Es wird anhand der folgenden Beschreibung deutlich, dass sich die
vorliegende Einrichtung dadurch auszeichnet, dass sie hoch effektiv
für die
Entfernung von verunreinigenden Partikeln von lebendem Gewebe ist,
inbegriffen sehr kleine Partikel, welche nicht durch vorbekannte Verfahren
entfernt werden können.
Die vorliegende Einrichtung benötigt
weiterhin relativ kleine Mengen an Flüssigkeit, und somit wird bei
der Durchführung der
Reinigung während
der chirurgischen Vorgänge das
Gewebe nicht trocken und es verursacht keine Ansammlungen an großen Mengen
von Flüssigkeit
in der Benutzerumgebung. Der Gebrauch von Sauerstoff, hat darüber hinaus
einen therapeutischen Effekt, welcher ohnehin gut bekannt ist. Hinzu
kommt, dass der Gebrauch von Sauerstoff als Gasquelle die Anwendung
der Einrichtung nicht nur im Operationsraum ermöglicht, sondern in jeder Krankenhauseinrichtung,
die einen Standard Sauerstoffversorgungsausgang hat.
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Einrichtung 10 umfasst
einen Behälter 12 für die Aufnahme
einer Versorgung einer sterilen Flüssigkeit, wie eine geeignete
Kochsalzlösung,
eine 0,9% Natrium Chlorid Lösung,
geeignet für
eine Spülung,
und ein Fluidversorgungskopf 14. Nun ebenfalls verweisend
auf 3A, hat der Kopf 14 einen
Flüssigkeitseingangsanschluss 16,
einen Gaseingansanschluss 18, und eine Fluidauslasseinrichtung 20, durch
welche ein Gas und ein Flüssigkeitsnebelausfluss
nahe der Schallgeschwindigkeit geschaffen wird. Dieser Ausfluss
ist es, welcher für
die Reinigung gebraucht wird, wie unten beschrieben.
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Anhand
des Beispiels, kann der Behälter 12 durch
den Fünf-
Wege Versorgungsdeckel verschlossen werden, welcher anhand eines
Schraubverschlusses (nicht gezeigt) mit dem Behälter befestigt, oder durch
einen Schnappverschluss oder andere geeignete Verschlüsse. Nunmehr
ebenfalls Bezug nehmend auf 2A und 2B, weist der Versorgungsdeckel 22 einen
Gaseinlassanschluss, erste und zweite Gasauslassanschlüsse, jeweils
bezeichnet mit 26 und 28 (1 und 2B),
einen Flüssigkeitseinlassanschluss 30 und
einen Flüssigkeitsauslassanschluss 32 auf.
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Eine
erste Gasleitung 34 weist ein Einlassende 36 auf,
welches vorzugsweise abnehmbar über
einen Sauerstoffanschluss 38 an einen Sauerstoffauslass 40 verbunden
ist, gemeinsam bezeichnet als eine Verbindung wie die „Silbermann
2000" Sauerstoff
Verbindung, gut bekannt und verbreitet in vielen Krankenhäusern in
Israel und weltweit, und ist damit einer zentralen Hochdrucksauerstoffversorgung
zugehörig.
Vorzugsweise hat die Sauerstoffversorgung einen einsatzbereiten,
nicht- pulsierenden Druckkopf mit etwa 3 bar. Die erste Gasleistung 34 hat
ebenfalls ein Auslassende 42, der befestigt ist über eine
geeignete Schrauben- oder Schnappverbindung 44 zum Gaseinlass 24.
Eine zweite Gasleitung, bezeichnet mit 46, weist ein Einlassende 48 und
ein Auslassende 50 auf. Das Einlassende 48 ist über eine
der Kupplung 44 ähnliche
Kupplung 52 angeschlossen an einen ersten Gasauslassanschluss 26,
und ein Auslassende 50 ist über eine ebenfalls der Kupplung 44 ähnlichen
Kupplung 54 angeschlossen, an einen Eingangsteil 18' einer zweiten
Gasleitung 19, angeschlossen an einen Gaseingang 18 des
Versorgungskopfes 14, wie in 3A dargestellt.
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Eine
Flüssigkeitsleitung 56 weist
ein Einlassende 58 auf, welches über eine der Kupplung 44 ähnlichen
Kupplung 59 an einen Flüssigkeitsauslassanschluss 32 des
Versorgungsdeckels 22 angeschlossen ist, und weist weiterhin
ein Auslassende 60 auf, welches angeschlossen ist über eine
geeignete ebenfalls der Kupplung 44 ähnlichen Kupplung 62 an
einen Einlassanschluss 16' einer
zweiten Flüssigkeitsleitung 17,
verbunden mit dem Flüssigkeitsanschluss 16 des
Versorgungskopfes 14, wie in 3A gezeigt.
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Eine
weiteres Rohrteil, bezeichnet mit 66, (1 und 2A)
ist angeschlossen an den Flüssigkeitseinlassanschluss 30 des
Versorgungsdeckels 22, und hat ein freies Ende 68,
welches in Richtung des Bodens des Behälters 12 verläuft und
welches in einem Flüssigkeitseinlass 70 endet.
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Wie
in den 2A und 2B zu sehen, ist der Versorgungsdeckel 22 so
geformt, dass der Gaseinlassanschluss 24 verbunden ist
mit dem ersten und dem zweiten Gasauslassanschluss 26 und 28,
dadurch wird ein Strömen
des Gases von der ersten Gasleitung 34 (1) durch den Deckel 22 in eine zweite
Gasleitung 46 (1)
ermöglicht,
wobei ebenfalls eine Druckversorgung mit Gas in den Behälter 12 über einen
zweiten Gasauslassanschluss 28 ermöglicht wird. Der Flüssigkeitseinlassanschluss 30 und
der Flüssigkeitsauslassanschluss 32 sind ebenfalls
miteinander verbunden, obwohl der Gas- und der Flüssigkeitsfluss
in dem Deckel 22 getrennt sind.
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Damit
wird deutlich, dass wenn der Gasfluss durch die erste und zweite
Gasleitung 34 und 46 durch eine entsprechende
Bedienung des daumenbetätigten
Hebels 72 des Versorgungskopfes 14 (untenstehend
beschrieben) möglich
ist, ein Teil des unter Druck stehenden Gases über einen zweiten Gasauslassanschluss
in den Behälter 12 eintritt,
womit die Flüssigkeit
in dem Behälter
druckbeaufschlagt ist. Diese Erhöhung
des Druckes, gekoppelt mit einer Druckdifferenz zwischen dem Inneren
des Behälters und
der Auslassvorrichtung 20 des Versorgungskopfes 14,
bewirkt einen Ausfluss der Flüssigkeit
aus dem Behälter
in den Flüssigkeitseinlass 70 des
Rohrteils 66 und damit in die Flüssigkeitsleitung 56.
Wie aus der untenstehenden Beschreibung der 3A–3C deutlich wird, ist der
Druck gerade nach der Fluid- Auslassvorrichtung 20 bei
Atmosphärendruck,
wodurch es möglich
wird, den beschriebenen Flüssigkeitsausfluss
hervorzurufen. Vorzugsweise sind die Hebel 72 mit einem
geeigneten Mittel (nicht dargestellt) verbunden, um gleichzeitig
betätigt
zu werden.
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Bezug
genommen wird nun auf die 3A, 3B und 3C, in denen der Fluidversorgungskopf 14 (3A) und Teile des Ventilmechanismus
desselben (3B und 3C) im Einzelnen gezeigt
sind. Wie oben beschrieben, hat der Fluidversorgungskopf 14 einen
Flüssigkeitseingangsanschluss 16,
einen Gaseingangsanschluss 18 und eine Flüssigkeitsauslassvorrichtung 20,
wodurch ein Ausfluss eines Gas- und Flüssigkeitsnebels nahe der Schallgeschwindigkeit
geschaffen wird.
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Für Fachleute
wird deutlich, dass die Konstruktion des Fluidversorgungskopfes 14,
wie nachfolgend in Verbindung mit den 3A–3C beschrieben, nur ein mögliches
Beispiel ist, und andere geeignete Verbindungstypen und Ventile
gemäß der Erfindung
eingesetzt werden können.
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Der
Fluidversorgungskpof 14 umfasst eine Ventilanordnung, generell
bezeichnet mit 79, welche einen Durchgang der Flüssigkeit
und des Gases vom Flüssigkeitseingangsanschluss 16 und
dem Gaseingangsanschluss 18 zu einem Gas- Flüssigkeits-
Vereinigungsdüsenelement 108 ermöglicht,
wie nachfolgend beschrieben. Die Ventilkonstruktion 79 umfasst einen
Körper 80,
der in einem hinteren Teil einen Flüssigkeitseinlassanschluss 16 und
einen Gaseinlassanschluss 18 aufweist. Der Körper 80 umfasst weiterhin
seitlich angeordnete Flüssigkeits-
und Gasventilkammern, bezeichnet mit 82 und 84,
die zwar voneinander getrennt sind, jedoch unter Berücksichtigung
der Eingangsanschlüsse 16 und 18 über eine erste
Flüssigkeitsversorgungsbohrung 86 und
eine erste Gasversorgungsbohrung 88 verbunden sind. Die
Ventilkammern 82 und 84 sind ebenfalls verbunden über eine
zweite Flüssigkeitsversorgungsbohrung 90 und
eine zweite Gasversorgungsbohrung 92 zu einem vorderen
Teil des Körpers 80,
generell bezeichnet mit 94.
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Der
vordere Körperteil 94 weist
einen darin nach innen gerichteten Aussparungsteil 96 auf,
und einen äußeren Aussparungsteil 98,
welcher das innere Aussparungsteil umfasst. Der innere Aussparungsteil 96 kommuniziert
mit der zweiten Flüssigkeitsversorgungsbohrung 90,
und der äußere Aussparungsteil
kommuniziert mit der zweiten Gasversorgungsbohrung 92.
Ein inneres Düsenelement 100 ist
innerhalb des inneren Aussparungsteils 96 angeordnet, um
an die zweite Flüssigkeitsversorgungsbohrung 90 anzugrenzen,
und endet in einer sich verengenden frontgebohrten Düsenöffnung 102,
durch die ein feiner Strahl der Flüssigkeit abgegeben wird. Ein
zylindrisches Gas- Flüssigkeits-
Vereinigungselement 108 ist innerhalb des äußeren Aussparungsteils 98 konzentrisch
mit dem inneren Düsenelement 100 montiert.
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Das
Vereinigungselement 108 hat einen vorderen Teil, generell
mit 110 bezeichnet, welches gegen eine Öffnung 112 konvergierend
ausgeformt ist, wobei dieses allgemein koaxial mit der Düsenöffnung 102 des
inneren Düsenelements 100 angeordnet
ist. Das Vereinigungselement 108 ist so beschaffen, einen
zentralen Übergang
des Gasdurchflusses in den Kopf 14 in Richtung des aus
dem Vorderteil der Düsenöffnung 102 austretenden
Flüssigkeitsstrahls
zu bewirken. Dementsprechend vermischen sich der Flüssigkeitsstrahl
und der Gasfluss miteinander und gehen über in einen gemeinsamen Gas-
und Flüssigkeitsstrahl
im vorderen Teil 110 des Vereinigungselements 108 über.
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Jede
der Ventilkammern 82 und 84 beinhaltet einen Ventilmechanismus,
der wie unten beschrieben eine typische Konstruktion aufweist. Da diese
kennzeichnenden Ventilmechanismen gleich zu einander sind, sind
sie beide mit dem Bezugszeichen 120 gekennzeichnet, und
die gemeinsamen Komponenten der Ventilmechanismen sind ebenfalls mit
den gleichen Bezugszeichen nummeriert. Jedes der Ventilmechanismen 120 besitzt
ein zylindrisches Sitzelement 122, in dem sich eine innere
Ventilplatte 124 befindet.
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In
Bezug auf die 3B und 3C ist zu sehen, dass im
vorliegenden Beispiel die Ventilplatte 124 eine allgemein
konische, nach außen
hin kegelförmige
Ventilöffnung 126 ausweist,
in der ein konisches Ventilelement 128 sitzt. Das Ventilelement
sitzt anhand eines Federspannmittels 130, wie einer Spannfeder,
ohne jede entgegenwirkende Kraft in einer eingefahrenen, dichtenden
Position innerhalb der Öffnung 126 ,
wie in 3C gezeigt. Jeder
daumenbetätigte
Hebel 72 (1 und 3A) weist eine darin eingeformte
quer hindurchlaufende Gewindebohrung 134 (3A) auf. Wie in 3A gezeigt, erstreckt sich ein Schraubenelement 136 durch
die Bohrung 134 und endet in einem aufgeweiteten Endteil 138. Ein
Schraubenmutterelement 140 ist mit dem Endteil 138 verbunden
und zur freien Drehung über
die Längsachse 142 des
Schraubenelements relativ dazu angeordnet. Das Schraubenmutterelement 140 ist
in einer kolbenartigen Hülse 144 eingesetzt,
welche für
eine axiale Bewegung entlang einer einwärts ausgeformten Führung 146 in
dem Sitzelement 122 angeordnet ist. In der in 3C gezeigten Stellung ist
zu sehen, dass die Ventilöffnung 126 durch
das Ventilelement 128 verschlossen ist. Die Drehung des Hebels 72 in
einer vorgegebenen Richtung ist geeignet, um eine nach innen gerichtete,
lineare Verschiebung des Schraubenelements 136 zu bewirken.
Da das Schraubenelement 140 zum Rotieren um die Achse 142 frei
ist, erfährt
es keine drehende Bewegung, und ist lediglich durch das Schraubenelement 136 einwärts gedrückt. Diese
Einwärtsbewegung
bewirkt eine entsprechende Einwärtsbewegung
der Hülse 144 entlang
der Führung 146,
welche auf die hintere Aufweitung 148 des Ventilelements 128 wirkt, so
dass es einwärts
gedrückt
wird, wie durch die Pfeile 149 in 3B gezeigt, wodurch eine teilweise Öffnung der
Ventilöffnung 126 wird
und ein Durchfluss des Gases oder der Flüssigkeit ermöglicht wird.
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Die
Ventilplatte weist eine Vielzahl von ersten radialen Bohrungen 150,
ausgebildet im hinteren Teil desselben auf, welche mit dem Inneren
des Ventilsitzelements 122 kommunizieren. Das Ventilsitzelement 122 hat
eine oder mehrere zweite radiale Bohrungen 152, welche
mit der externen Aussparung 154 kommunizieren.
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Die
Aussparung 154 und die zweiten Flüssigkeits- und Gasversorgungsbohrungen 90 und 92 sind so
ausgebildet, dass das Öffnen
der Ventilöffnungen 126 den
Durchfluss der Flüssigkeit
oder des Gases entlang des Strömungsweges,
bestehend aus der Ventilöffnung 126,
den ersten radialen Bohrungen 150 der Ventilplatte 124,
den zweiten radialen Bohrungen 152 des Ventilsitzelements 122,
der Aussparung 154 und beiden Versorgungsbohrungen 90 oder 92,
ermöglicht.
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Wie
obenstehend beschrieben, steht das Gas unter Druck, und steht mit
einem stetigen Druck von 2–3
bar zur Verfügung.
Obwohl während
des Durchflusses durch den Versorgungskopf 14 ein minimaler
Druckabfall möglich
ist, ist der Versorgungskopf so konstruiert, um solch einen Druckverlust
zu minimieren, um somit sicher zu stellen, dass der Fluiddruck einen Überdruck
von 2 bar behält
bis zu dem Punkt, wo der vereinigte Strahl durch die Öffnung 112 des
Vereinigungselements 108 in die Atmosphäre übergeht.
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Für Fachleute
ist es verständlich,
dass, wenn der vereinigte Fluidstrahl in den Atmosphärendruck übergeht,
dieser einen augenblicklichen Druckabfall von 2 bar oder mehr auf
1 bar erfährt.
Ein plötzlicher Druckabfall
dieser Größe führt zu einer
Geschwindigkeit des vereinigten Strahls an dem Punkt der Freisetzung
in die Atmosphäre,
die sich an die Geschwindigkeit des Schalls, und zwar 330 m/s annähert, und zu
der Entstehung einer Schockwelle im Strahl führt. Der Effekt der Schockwelle
ist, den flüssigen
Teil des kombinierten Strahls in mikroskopische Wassertropfen zu
zerstäuben,
so dass ein Strahl erhältlich
ist, der aus einem flüssigen
Nebel im Gasstrahl besteht und nahe der Schallgeschwindigkeit ist.
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Es
ist vom Erfinder vorgeschlagen worden, dass wenn der Versorgungskopf 14 gegen
das zu reinigende Gewebe in einem Abstand von typischerweise bis
zu 10 cm gehalten wird, dieses von den mikroskopisch kleinen Tropfen
beschossen wird und alle Verunreinigungen darauf somit gewaltsam
von dem Gewebe entfernt werden und dieses somit gereinigt wird.
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Eine
derartige Benetzung der Verunreinigungen, und zwar durch mikroskopische
Tröpfchen,
bewirken eine erhebliche Erhöhung
ihres aerodynamischen Wiederstandes, so dass die Kraft des Beschusses
durch den vereinigten Fluidjet in der Lage ist, die Verunreinigungen
von der Gewebeoberfläche zu
entfernen und diese in dem Tröpfchenstrom
weg zu bewegen. Die Zunahme des aerodynamischen Wiederstandes der
Partikel wird zum einen bekräftigt durch
die Befeuchtung durch die Tröpfchen,
und zum anderen durch das Fehlen eines Flüssigkeitsstromes auf der Gewebeoberfläche mit
einer stabilen Grenzschicht. Dementsprechend, da keine Verunreinigungsmaterie
mehr durch eine stabile Grenzschicht des Flüssigkeitsstroms geschützt ist,
ist alles offen für
die Entfernung durch den Gas-Flüssigkeitsstrom.
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Im
Folgenden wird auf 4 Bezug
genommen, welche einen generell mit 200 bezeichneten Fluidversorgungskopf
darstellt, und 5, welche
im Detail die Düse 202 des
Fluidversorgungskopfes 200, ausgebildet in Übereinstimmung
mit einem alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, darstellt. Der Versorgungskopf 200 ist ähnlich dem
Versorgungskopf 14, obenstehend gezeigt und beschrieben
in Verbindung mit 1 und 3A, und ist daher hierin
nicht erneut beschrieben, ausgenommen in Bezug auf die Unterschiede
zwischen dem Versorgungskopf 200 und dem Versorgungskopf 14.
Dementsprechend sind die in beiden 1 oder 3A gezeigten Komponenten
des Versorgungskopfes 200, in denen sie gleiche Teile haben,
in 5 gekennzeichnet
durch gleiche Bezugszeichen, jedoch mit einem (')- Vermerk.
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Wieder
Bezug nehmend auf 5,
ist der Versorgungskopf 200 durch eine generell mit 202 bezeichnete
Düse gekennzeichnet,
welche ein einheitliches hinteres Element, ein Gasvereinigungsteil 204 und
eine Front, ein Saugteil 206, aufweist. Die Düse 202 hat
generell eine Sanduhrstruktur, so dass ein hinterer Teil 204 und
ein vorderer Teil 206 kegelförmig in einer eingeschnürten Taille
oder einem Übergangsteil 208 entgegengesetzt
ineinander laufen. Das innere Düsenelement 100' ist so geformt,
dass es aus dem Übergangsteil 208 leicht
auskragt, und hat ein entsprechend leicht eingeschnürtes Taillenteil 210,
dessen Durchmesser wir gezeigt in den Saugteil 206 auskragt.
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Der
durch den Pfeil 212 gekennzeichnete Gasstrahl tritt bei
Atmosphärenüberdruck
in den sich kranzförmig
verengenden Durchgang 214 ein, begrenzt durch das innere
Düsenelement 100' und die Düse 202,
und beschleunigt von einer Unterschallgeschwindigkeit am Eingang 216 des
eingeschnürten Durchgangs
auf Schallgeschwindigkeit und an einer Stelle 218 einen
halben Weg längs
des Durchgangs auf Überschallgeschwindigkeit
an einer Stelle 219, wo die Einschnürung des Durchgangs wegen einer Stufe,
die durch die Vorderkante 220 des inneren Düsenelements 100' gebildet wird,
plötzlich
endet. Wenn der Gasstrahl in die Aufweitung des vorderen Düsenteils 206 von
der Übergangszone 208 einläuft, expandiert
dieser schlagartig. Die damit erzeugte Expansionswelle durchläuft einen
erheblichen Druckabfall auf mindestens einen Unterdruck, wobei eine
konische Verdünnungszone 221 entlang
der inneren Oberfläche 222 des
vorderen Düsenteils 206 ausgelöst wird.
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Ein
beschleunigender Flüssigkeitsstrom
tritt aufgrund des Durchlaufs durch die Düsenöffnung 102' in den Überschallgasstrom
ein, und erfährt
aufgrund des starken Druckabfalls, wie im Wesentlichen oben in Verbindung
mit 1–3C beschrieben, eine Zerstäubung in
mikroskopisch kleine Tröpfchen,
welche in dem Gasstrahl mitbewegt werden, um einen vermischten Gas-
Flüssigkeits-
Nebel zu bilden.
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Wenn
der Fluidversorgungskopf 200 nahe an das mit verschiedenen
Verunreinigungspartikeln behaftete Gewebe in einem Abstand von beispielsweise
3...8 mm gehalten wird, werden diese Partikel wegen des beschriebenen
im Düsenraum
erhaltenen Unterdruckes entfernt. Zusätzlich zu dem Beschuss mit
mikroskopischen Flüssigkeitstropfen
wie obenstehend in Verbindung mit 1–3C beschrieben, werden die
Verunreinigungspartikel ebenfalls aufgrund einer Saugkraft entfernt,
wenn die Düse
nahe an das zu reinigende Gewebe gebracht wird, was dazu beiträgt, die
Partikel vom zu reinigenden Gewebe zu lösen, bevor sie in dem Gas-Flüssigkeitsnebel wegtransportiert
werden.
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Es
ist für
Fachleute ersichtlich, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung
nicht auf das begrenzt ist, was im Einzelnen obenstehend gezeigt und
beschrieben ist. Stattdessen ist der Bereich der Erfindung ausschließlich auf
die Ansprüche
begrenzt, welche folgen.