DK168938B1 - Styreanlæg til regulering af temperaturen i en strømmende gas - Google Patents

Description

i DK 168938 B1

Den foreliggende opfindelse angår et styreanlæg af den art, der er angivet i krav l's indledning, og er især beregnet til regulering af opvarmningen af en befugtet oxygengas, som tilføres gennem et terapeutisk inhalationsapparat.

5

Tilførslen af varme til befugtet oxygen gennem terapeutiske inhalationsapparater er i almindelighed velkendt og er f.eks. beskrevet i US-patentskrift nr. 3.903.883. Varmereguleringen i et sådant apparat omfatter en temperatursonde monteret i det 10 inhalationsrør, hvorigennem den befugtede oxygen ledes, for at afføle temperaturen deri på et sted tæt ved indstrømningen til patienten, noget efter varmeelementets position. Temperaturmålesignalet fra sonden tilføres varmereguleringen i et forsøg på at regulere den tilførte varmemængde, således at temperatu-15 ren af den befugtede oxygen, når den tilføres patienten, holdes konstant på et manuelt indstillet niveau. I det ovennævnte amerikanske patent er der endvidere beskrevet en anden temperaturføler, som er monteret på varmeenheden, for at vise temperaturen på varmeelementet, og via reguleringen forhindres en 20 overophedning af varmeelementet.

På grund af afstanden mellem varmeelementet og temperatursondens placering tæt ved patienten, strømningen af det medium, som opvarmes, og den iboende termiske inerti, kan der opstå 25 et temperaturstabilitetsproblem for terapeutiske inhalations apparater af den omtalte art inden for det valgte temperaturområde og de forventede variationer i strømningsforholdene. Specielt har der i de hidtil kendte varmereguleringsanlæg, der er indrettet til at regulere varmetilførslen, for at nå en øn-30 sket, forudindsti1 let temperatur, oftest forekommet en oversvingning, dvs. en opvarmning over den valgte temperatur, med deraf følgende indsvingningsproblemer med overopvarmning og hyppige start og stop af varmeelementet. Omfanget af sådanne temperaturustabi1 iteter vil naturligvis afhænge af variationer 35 i strømningsforholdene for den befugtede oxygen.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et forbedret varmereguleringsanlæg til terapeutiske in- 2 DK 168938 B1 halationsapparater, hvorved temperaturinstabi1iteter og tempe-raturoversving under opvarmningen nedsættes til trods for variationer i strømningsforholdene, og endvidere at iværksætte en automatisk udkobling af varmeelementet for at undgå en be-5 skadigelse af apparat og patient.

Den foreliggende opfindelse har vist sig særlig effektiv, når den anvendes i forbindelse med et kendt anlæg som er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.110.419, der omhandler en befugterpa-10 tron med en aflang i hovedsagen cylindrisk patron. Den har en bundhætte og en tophætte, som begge kan være fremstillet af plast. De to hætter er forbundet med et cylindrisk dellegeme, som for at opnå gode varmeudvekslingsegenskaber, er fremstillet af et metal, såsom aluminium. Der er indrettet et elek-15 trisk varmeelement, som har en stor gennemgående boring, hvori den førnævnte patron kan placeres og fastholdes. Internt i forhold til både bundhætten og det cylindriske del legeme er der indrettet en cylindrisk kapillært aktiv del med en diameter, der er tilstrækkelig til at være i væsentlig kontakt med 20 indersiden af dellegemet, hvorved den kapillære aktive del er i en udmærket varmeudvekslingsposition med varmelegemet. Selv om patronen kan være forsynet med en fast vandmængde til be-fugtning, har det vist sig at være særdeles effektivt at tilføre vand ved genopfyldning fra et forsyningsreservoir, som 25 kan være en omvendt flaske med vand. Flasken og varmeelementet kan være forbundet indbyrdes, hvorved hele den således opbyggede enhed kan monteres på passende måde. Bunden af patronen og flasken, som indeholder en vandforsyning, er i strømmende forbindelse med passende afgangs- og tilgangsporte og et for-30 bindelsesrør til at danne en omvendt hævert for kontinuerligt at tilføre vand fra flasken til patronen, efterhånden som vandet fjernes derfra. Vandet i patronen befugter den kapillære del, for derved at danne et større overfladeareal til fordampning af vand end det ville være muligt, hvis kapillardelen ik-35 ke var til stede. Den øvre hætte er forsynet med et koncentrisk placeret rør, som igen er forbundet til en rørledning, som tilfører oxygen eller luft under tryk. Det nævnte rør har DK 168938 B1 3 en nedadhængende forlængelse, som strækker sig koncentrisk ind i det omtalte cylindriske legeme. Tophætten er forsynet med en afgangsåbning, som er placeret på tværs af patronens akse. Åbningen er forbundet til fleksible rørorganer, som er indrettet 5 til at tilføre den befugtede gas til en patient. Udgangsåbningen er i forbindelse med et ringformet rum omkring det nævnte nedadrettede rør på den øvre hætte. På denne måde styres gasserne først nedad igennem det nævnte rør og derefter opad igennem det nævnte ringformede rum til afgangsåbningen.

10 US-patentskrift nr. 4.172.105 og nr. 4.195.044 omhandler lignende apparater og beskriver yderligere modifikationer, som der hermed er henvist til.

15 Ifølge den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt et styreanlæg af den i indledningen til krav 1 omtalte art, som endvidere er indrettet som angivet i den kendetegnende del af krav 1. Derved opnås en regulering af temperaturen under en opvarmning til opvarmede terapeutiske inhalerings-apparater 20 med en føler til afføling af temperaturen af et strømmende medium i inhalationsrøret tæt ved patienten, og en overhednings-temperaturføler på varmeelementet. De to følere fungerer således, at den ene regulerer opvarmningen af det strømmende medium til en manuel indstillelig værdi tæt på patienten, og den 25 anden forhindrer en overhednirrg af varmeelementet og dets nærmeste omgivelser. Endvidere påvirker overhedningsføleren driften af en opvarmningsstyring, hvorigennem opvarmningen af vandet tilsluttes og afbrydes periodisk, efterhånden som den stigende temperatur af det strømmende medium nærmer sig den manu-30 elt indstillede værdi under en opvarmningsperiode. Ved de træk, der er angivet i underkravene, opnås bl.a., at varmeelementet udkobles i tilfælde af forskellige alarmtilstande, som detekteres via forbindelser til de to følere, inklusiv en lavtemperaturalarmtilstand, som afføles af en 1avtemperaturde-35 tektor, når det strømmende mediums temperatur holder sig under en nedre grænse ved afslutningen af opvarmningsperioden, under hvilken 1avtemperaturdetektoren er spærret, styret af et manu- 4 DK 168938 B1 elt genindstiIle!igt spærrekredsløb. Fortrinsvis indbefatter opvarmningsstyringen styrekredsløb til at tilvejebringe et trinvist voksende styresignal og forstærkerorganer til at mod-, tage signalet fra temperaturføleren og den trinvist voksende 5 styrespænding og til i afhængighed heraf at frembringe et ak-tiverings/inaktiveringssignal, hvorved det bliver muligt at lade temperaturen af varmeaggregatet vokse trinvist ved intermitterende indkobling af varmeorganerne, når temperaturen af den strømmende gas nærmer sig den ønskede temperatur.

10

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et forenklet diagram af et apparat i tilknytning til 15 den foreliggende opfindelse, fig. 2 et blokdiagram af varmereguleringen ifølge den foreliggende opfindelse, og 20 fig. 3-7 kredsløbsdiagrammer, der viser en udførelsesform af styreanlægget i detaljer.

Fig. 1 viser skematisk en typisk installation af den foreliggende opfindelse, f.eks. et terapeutisk inhalationsapparat af 25 den art, der er beskrevet i US patentskrift nr. 3.903.883, med en forstøver og befugter 10, hvori vandet blandes med oxygen, som tilføres fra en passende kilde gennem et rør 12, for at tilføre befugtet oxygengas til en patient igennem et inhalationsstrømningsrør 14. Vandet trækkes op fra en tank 16 igen-30 nem en søjle i et varmeaggregat 18. Ifølge den foreliggende opfindelse er opvarmningen af vandet i varmeaggregatet 18 styret af en temperaturf øl ende sonde 20 i røret 14 tæt ved patienten og af en temperaturf øl er 36 i varmeaggregatet 18 i forbindelse med et varmereguler ingsanlæg, som kan opbygges af 35 5 DK 168938 Bl moduler, der kan adskilles, såsom et printkort med styrekredsløb 22, et printkort med visningskredsløb 24 og en strømforsyning 26. Som vist i fig. 2 er visningspri nfkortet 24 monteret med en analog-ti1-digital konverter 28, en dekodnings- og 5 driverkomponent 30 og et tocifret temperaturdisplay 32. Varme-aggregatet 18 omfatter et varmeelement 34 og en overhedningsføler 36. Hed undtagelse af temperatursonden 20, er de andre komponenter i varmereguleringsanlægget monteret på printkortet med styrekredsløb 22.

10

Som vist i fig. 2 tilfører temperatursonden 20, der afføler temperaturen af den befugtede opvarmede oxygengas i strømningsrøret 14 umiddelbart før gassen strømmer ind i patienten, et analogt temperatursignal (V^) gennem en bufferforstærker 38 15 til et defekt ionskredsløb 40, til analog-ti1-digital-konverte-ren 28 og til en differentialforstærker 42. Det analoge temperatursignal digitaliseres således i konverteren 28 og føres videre til displayet 32, som visuelt registrerer oxygengassens afgangstemperatur, som afføles af sonden 20. I differential-20 forstærkeren 42 reduceres niveauet af det analoge temperatursignal med en størrelse (Vj), som vælges via et temperaturindstillingskredsløb 44, for at tilføre et fejlsignal (Vq) til en indgang på en spændingskomparator 46 med en anden indgang, hvortil en savtakspænding (Vr) tilføres fra en savtakspæn-25 dingsgenerator 48. Når fejlsignalniveauet er lig med eller større end savtakspændingen, frembringer spændingskomparatoren et udgangssignal for tilslutning af varmelegemet (Vq), som tilføres til et varmedrivkredsløb 50, der styrer spændingsforsyningen eller energitilførslen til varmeelementet 34. Tempe-30 raturen af varmeelementet afføles med en føler 36 monteret på varmeelementet, hvilken føler er forbundet til en bufferforstærker 52, hvorigennem temperaturen af varmeelementet vises af en overhedningsdetektor 54 i detektionskredsløbet 40. De-tektionskredsløbet 40 indbefatter også detektorer 56 og 58 til 35 detektion af høje og lave temperaturer, og disse detektorer er forbundet til udgangen af bufferforstærkeren 38 via tempera-tursignalledningen 60 for at modtage et analogt temperaturind- 6 DK 168938 B1 gangssignal fra sonden 20. En afbrudt-sonde-detektor 61 er ligeledes forbundet til ledningen 60 for at detektere en eventuel afbrydelse af forbindelsen til sonden 20. Eventuelle afbrydelser af føleren 36 detekteres af en anden detektor 62 i de-5 tektionskredsløbet, og denne detektor er direkte forbundet til udgangen af føleren 36. Udgangene fra detektorerne 61, 56, 58 og 62 er forbundet med en fælles alarmsignal1inie 64 gennem et alarmkredsløb 66 til en synlig og hørlig alarm 68 for at alarmere operatøren i tilfælde af fire forskellige alarmtilstande 10 omfattende afbrydelser i forbindelse med følerne 20 og 36 og uønsket drift af varmeelementet, der viser sig i form af en måling af temperaturen med sonden 20 enten over en øvre grænse eller under en nedre grænse. Alarmudgangssignalerne fra detektorerne 61, 56 og 58 påtrykkes også en fælles spærresignalled-15 ning 70, hvortil endvidere udgangen fra overhedningsdetektoren 54 er forbundet. Gennem en varmeafbrydestyring 72, der er forbundet til ledningen 70, kan et brydesignal eller en shuntvej etableres i ledningen 74 for at afbryde driften af varmeelementet 34 ved at fjerne ethvert fejlsignal på indgangen til 20 komparatoren 46. I tilfælde af et åbent kredsløb, dvs. en afbrydelse, eller i tilfælde af ekstreme temperaturtilstande ved sonden 20 eller overophedning af varmeelementet 34 bevirkes således en afbrydelse af varmeelementet. Samtidig spærres en varmeelementfunktionsindikator 76 af styringen 72, hvilken in-25 dikator 76 er forbundet i serie mellem udgangen af komparatoren 46 og varmeelementdrivkredsløbet 50 af ledningerne 78 og 79 for ellers af tilkendegive en drift af varmeelementet.

Ifølge den foreliggende opfindelse er der indrettet en opvarm-30 ningsstyring 80, for at frembringe et periodisk on-off signal som påtrykkes spærresignal 1inien 70, hvorigennem udkobling af varmeelementet foretages som før nævnt i tilfælde af en alarmtilstand, som detekteres af detektorerne 61, 58, 56, 54. On-off varmesigna1 et frembringes som en funktion af temperaturen 35 af varmeelementet og den ønskede udgangstemperatur, som vælges ved temperaturindsti11 ingskredsløbet 44. Opvarmningsstyringen 80 modtager et temperatur indgangssignal på en linie 82 afledt DK 168938 B1 7 af føleren 36 gennem bufferforstærkeren 52, og en temperaturindstillingsspænding i en ledning 84, som også fører til differentialforstærkeren 42. Varmeelementet drives derved i en intermitterende eller periodisk driftstilstand under opvarm-5 ningsperioden, for at forhindre et oversving i forhold til den ønskede temperaturindsti11ing, hvortil den befugtede oxygen opvarmes, styret af temperatursignalet på ledningen 60 og af den indstillede temperaturspænding på ledningen 84 gennem differentialforstærkeren 42, spændi ngskomparatoren 46 og driv-10 kredsløbet 50 for varmeelementet.

Et lavtemperaturspærrekredsløb 86 er indrettet som vist i fig. 2 for at fastlægge en undertrykkelsestidscyklus i opvarmningsperioden, hvorved lavtemperaturdetektoren 58 udkobles via led-15 ningen 88. I en sådan tidscyklus aktiveres højtemperaturdetektoren 56 via en tiIbagesti11ingssignalledning 90. Ved afslutningen af undertrykkelsestidscyklen aktiveres detektoren 58. Hvis den stigende temperatur, som overvåges af sonden 20, stadig er under den nedre tærskelværdi for detektoren 58, frem-20 bringes et lavtemperaturalarmsignal (på ledning 64). Spærrekredsløbet 86 kan tilbagestilles til enhver tid via en manuel styring 94, for at iværksætte en anden undertrykkelsestidscyklus. Styringen 94 kan også påvirkes til at indkoble lavtemperaturdetektoren 58 under en undertrykkelsestidscyklus.

25

Fig. 3 viser mere detaljeret kredsløbet på visningsprintkortet 24 i forbindelse med temperatursonden 20. En jordet thermistor danner den temperaturfølende sonde 20 i det befugtede og opvarmede oxygenrør 14 og er forbundet til den ikke-inverterende 30 indgang på bufferforstærkeren 38, som vist i fig. 3. Forstærkeren har en tilbagekobling til dens inverterende indgang fra udgangen, som er forbundet til temperatursignallinien 60. Linien 60 fører en analog signalspænding til et spændingsdelernetværk, dannet af spændingsreducerende modstande 100 og 102, 35 forbundet i serie til jord. Endvidere er seriemodstandene 96 og 98 forbundet mellem jord og den +12 volt udgangsterminal på spændingsforsyningen. Forbindelsespunkterne 104 og 106 mellem 8 DK 168938 B1 hvert modstandspar er forbundet til indgangsspændingslednin-gerne 108 og 110, hvorimellem en kondensator 112 er forbundet for at tilføre et analogt indgangssignal til analog-ti1-digi-tal-konverteren 28. Det analoge indgangssignal konverteres S derved til et kodet digitalt udgangssignal, som udsendes gen-nem fire databuslinier 114 til dekoder og drivkredsløbet 30, hvorfra det tocifrede display 32 drives. Displayet 32 kan således kontinuerligt vise udgangstemperaturen i °C. Displayet 32 forsynes med +5 volt fra udgangen af spændingsforsyningen 10 gennem to transistorer 116 og 118, som tilsluttes synkront med konverteren via ledningerne 120 og 122.

Som vist i fig. 4 tilføres det analoge temperatursignal (V^) i ledningen 60 også gennem en modstand 124 til den ikke-inverte-15 rede indgang af differentialforstærkeren 42, der har en inverterende indgang, hvormed temperaturjusteringen kan foretages af en operatør, med henblik på forskellige strømningstilstande ved hjælp af temperaturindsti11 ingskredsløbet 44. En modstand 126 kobler udgangen af forstærkeren 128 i temperaturindstil-20 1ingskredsløbet til den inverterende indgang af differential forstærkeren 42. Udgangssignalet fra forstærkere 128 er proportionalt med dets indgangssignal på den ikke-inverterende indgang fra den operatørindstillelige modstand 130, der er forbundet i serie med modstande 132 og 134 mellem +12 volt på 25 spændingsforsyningen og stel. Således påføres en operatørvalgt spænding (Vy) til differentialforstærkeren 42, for at frembringe en fejlspænding (Vq) på dens udgang, der er forbundet af tilbagekoblingsmodstanden 136 til den inverterende indgang. Fejlspændingssignalet (Vq) påføres gennem koblingsmodstanden 3° 138 til den ikke-inverterende indgang på spændingskomparator- forstærkeren 46, hvis udgang via tilbagekoblingskondensatoren 140 er koblet til den ikke-inverterende indgang. Den inverterende indgang på komparatorforstærkeren 46 modtager en savtak-spænding (VR) fra savtakspændingsgeneratoren 48 via savtak-35 spændingssignalledningen 142. Savtakgeneratoren indbefatter forstærkere 144 og 146 med ikke-inverterende indgange, der hver især er koblet med spændingsreducerende modstande 148 og DK 168938 B1 9 150 til +12 volt terminalen på spændingskiIden med tilbagekoblingsforbindelser til de inverterende indgange. Udgangen fra forstærkeren 144 er ført til basis af en transistor 152 og bevirker, at den leder en signalstrøm, der bliver negativ ved et 5 justeret niveau, i savtakspændingssignalledningen 142, forbun det til stel gennem en modstand 154. Denne signalstrøm føres også tilbage til den inverterende indgang på forstærkeren 144. Udgangsspændingen fra forstærkeren 146 påføres savtakspændingssignalledningen 142 via en kondensator 156 parallelt med 10 modstanden 158, når en transistor 160 påvirkes til at trække strøm af et negativt spændingssignal, som påtrykkes transistorens basis gennem en modstand 162, der er forbundet til en nul spændingsdetektionsiinie 164.

15 Differentialforstærkeren modtager temperaturindstillingssigna let (Vj) på en ledning 85 fra temperaturindstillingskredsløbet 44 gennem en modstand 126, medens udgangssignalet (Vq) fra komparatoren 46 føres gennem en ledning 78 til drivkredsløbet 50, hvis fejlspændingsindgangssignalet (Vq) er lig med eller 20 større end savtakspændingen (Vr). Savtakspændingsniveauet kan justeres med den stel forbundne modstand 168, der er forbundet til den ikke-inverterende indgang på forstærkeren 144 parallelt med den stel forbundne kondensator 170. Detektionskreds-løbet 40 modtager et indgangssignal fra temperatursignallinien 25 60, for at tilvejebringe de forskellige alarmtilstandssigna ler. Brydesignal ledningen 74 er forbundet til den ikke-inverterende indgang på spændingskomparatoren 46, for at shunte eller kortslutte det påtrykte fejlsignal med det formål at afbryde varmeelementet, som tidligere omtalt.

30

Varmeelementets opvarmningsstyring 80 vist i diagrammet i fig.

5 styrer spændingsforsyningen til varmeelementet 34 i varmeag-gregatet 18, hvori thermistorføleren 36 er monteret. Et udgangssignal (Vq) fra komparatoren 46 i fig. 2 og 4 i en ledn-35 ing 78 påtrykkes en indikator 76 i fig. 2 og overføres deref ter i en ledning 79 til den lysemitterende diode 172 i opto-kobleren 174 i drivkredsløbet 50 til varmeelementet, for at 10 DK 168938 B1 indkoble triacen 176, 177 via dens styreelektrode. Triacen er forbundet i serie med en selvinduktion 178 og til den ene af terminalerne på varmeelementet 34, og er forbundet til en afbryder 180, hvortil varmeelementets anden terminal også er 5 forbundet via en sikring. Afbryderen er forbundet til en 115 volt vekselspændingskilde. Når afbryderen er lukket, vil drivkredsløbet 50 strømforsyne varmeelementet i afhængighed af en signalspænding (Vo) på en ledning 178. De 115 volt vekselspænding tilføres også kontinuerligt til spændingsforsyningen 182, 10 efter at afbryderen 180 er lukket, for at tilvejebringe en spændingskilde med +12 volt og +5 volt.

Temperaturen af varmeaggregatet 18 afføles af thermistorføle-ren 36, for at overføre et temperaturspændingssignal gennem en 15 ledning 184 til den ikke-inverterende indgang på bufferfor stærkeren 52, hvorfra et forstærket temperatursignal føres af en ledning 82 til detektionskredsløbet 40 og via en modstand 184 til den inverterende indgang på en forstærker 186 i opvarmningsstyrekredsløbet 80. Temperaturindstillingssignalet 20 (Vf) På ledningen 84 påtrykkes gennem en modstand 188 den ik-ke-inverterende indgang af forstærkeren 186. Et styresignal på udgangen af forstærkeren påtrykkes gennem en diode 190 spærrestyreledningen 70. Styresignalet fra forstærkeren 186 vil være bestemt af indgangssignalet fra temperaturindstillingskredslø-25 bet, som påtrykkes forstærkerens ikke-inverterende indgang, og indgangssignaler, som påtrykkes fra bufferforstærkeren 52, gennem modstanden 184, og fra et temperaturgrænsestyrekredsløb 192, der er koblet via en modstand 194 til den inverterende indgang på forstærkeren 186. Modstanden 196 forbinder udgangen 30 af forstærkeren 186 til styrekredsløbet 192, som vist i fig. 5, for at taktregulere dets funktion, at levere en referencespænding til forstærkeren 186 til en periodisk on/off styring af varmeelementet via spærrestyreledningen 70. Styrekredsløbet 192 vil derved gradvis hæve temperaturgrænserne for varmeele-35 mentet for hver anden on/off periode af varmeelementet.

I detektionskredsløbet 40, vist i fig. 6, påtrykkes temperatursignalet fra føleren 20 (i ledningen 60 parallelt med af- 11 DK 168938 B1 brudtsondedetektor 61, altså kredsløbet til detektion af en afbrydelse i sondekredsløbet), højtemperaturdetektoren 56 og lavtemperaturdetektoren 58. Afbrudtsondedetektoren indbefatter en transistor 198, hvorigennem temperatursignal strømmen ledes 5 af en diode 200 til alarmsignal!inien 64. Signalet fra den anden føler 36 i varmeaggregatet påføres til ledningen 184 og forstærkes af "afbrudt føler"-detektorforstærkeren 202, hvis udgang også påføres al armsignal ledningen 64 via en diode 204. Andre udgangssignaler påføres denne alarmsignal ledning 64 gen-10 nem dioder 206 og 208 af forstærkere 210 og 212 for detektorerne 56 og 58. Temperatursignal ledningen 60 er koblet af en modstand 214 til den inverterende indgang på højtemperaturde-tektorforstærkeren 210, medens en modstand 216 kobler ledningen 60 til den ikke-inverterende indgang af 1avtemperaturdetek-15 torforstærkeren 212. Begge de sidstnævnte forstærkere har serieforbundne tilbagekoblingsmodstande og dioder med en indstillelig modstand 218 til forstærkeren 210. Udgangsalarmsignalerne, som påføres signal ledningen 64, føres til alarmkredsløbet 66. Fra 1avtemperaturspærrekredsløbet 86 føres spærre-20 og tiIbagestiΠingssignaler (via det manuelt påvirkelige kredsløb 94 (enable/reset)), som vist i fig. 7, tilbage gennem dioder 222 og 220 til de inverterende indgange på detektions-forstærkerne 212 og 210 af ledninger 88 og 90. Signaludgangene fra detektorerne 61 og 56 og overophedningsdetektionsforstær-25 keren 223 er forbundet parallelt gennem dioder 224, 226 og 228 til den fælles spærrestyreledning 70, der er forbundet til varmeelementudkoblingsstyringen 72 og til udgangsforstærkeren 186 i opvarmningsstyringen 80.

30 Fig. 7 viser øverst alarmkredsløbet 66, hvortil alarmsignalet tilføres via ledningen 64, der er forbundet til basis af en transistor 230. Når transistoren 230 er gjort ledende af et alarmsignal, fører den strøm til lydal armaggregatet 232, og gennem en diode 236, der danner alarmsektionen 66. En synlig 35 LED indikator 76 tændes på tilsvarende måde, for at vise, at varmeelementet er i drift. Til dette formål påføres et signal (Vq) i en ledning 78 til indikatoren 76 for at strømforsyne DK 168938 Bl 12 denne, medmindre signalet shuntes, dvs. ledes til jord af transistoren 238 i varmeafbryderstyri ngen 72, som normalt holdes ikke-ledende af et "enable"- eller indkoblingssignal i ledningen 70 fra detektionskredsløbet 40, der er forbundet af 5 en modstand 240 til basis af transistoren 238. Spærrestyreledningen 70 er også forbundet af en modstand 242 til basis af en transistor 244 for på tilsvarende måde at kontrollere afkobling af udgangsfejlsignalet (Vg) fra differentialforstærkeren 42 gennem ledningen 74. En afbrudt sonde og ekstreme tempera-10 turtilstande vil således ikke alene frembringe et alarmsignal, men koble varmeelementet ud af drift og slukke driftsindikatoren 76. En alarm for lav temperatur vil, når den aktiveres, også afbryde varmeelementet.

15 Den anden funktionsindikator 92, som vist i fig. 7, strømforsynes gennem en transistor 246, der er forbundet i serie med en diode 247, for at vise, at lavtemperaturdetektoren 58 er spærret. Til dette formål gøres transistoren 246 ledende af en negativ forspænding, som påtrykkes dens basis gennem en mod-20 stand 252. Når transistoren 246 leder, påtrykkes et positivt signal gennem en ledning 88 og en diode 222 til den inverterende indgang på forstærkeren 212 (fig. 6), for at spærre lavtemperaturdetektoren 58. Styresignalet i ledningen 88 frembringes styret af et taktreguleringskredsløb 250 i spærre-25 kredsløbet 86 og det manuelt betjente styrekredsløb 94.

Når en spænding tilsluttes, vil den +12 volt spænding, som påtrykkes taktreguleringskredsløbet 250 (timer), iværksætte en undertrykkelsescyklus, ved hvis afslutning et positivt spæn-30 dingssignal påtrykkes gennem modstanden 252 til basis af transistoren 246, hvilket bevirker, at den afbryder. Hvis udgangstemperaturen, som afføles af thermistoren 20, ikke er steget over den nedre grænse til det pågældende tidspunkt, vil det detekteres, og alarmkredsløb 232 og 236 vil blive aktiveret 35 via transistoren 66, som før nævnt. Denne lavtemperaturoperation for alarmkredsløbet 68 vil blive identificeret af den igangværende spændingsforsyning af 1avtemperaturspærreindika- 13 DK 168938 B1 toren 92 via transistoren 246 under undertrykkelsestidscyklen. Spærrestrømmen i ledningen 88, som tilføres 1avtemperaturde-tektorkredsløbet i undertrykkelsestidscyklen, kan øjeblikkelig afsluttes om ønsket ved at dreje en omskifter 254 i styre-5 kredsløbet 94 til lavtemperatur-enable-positionen, hvorved den går i indgreb med en kontakt 256, der er forbundet via portkredsløbet 258 og dioden 248 til basis af transistoren 246, som derved afbrydes. På denne måde vil lavtemperaturdetek-tionskredsløbet 58 blive aktiveret før afslutningen af under-10 trykkelsestidsperioden, for at se efter, om den nedre temperaturgrænse er overtrådt for tidligt. Undertrykkelsestidsperioden kan påbegyndes til enhver tid, efter at spænding er tilsluttet ved at føre vippeafbryderen 254 over i tilbagestillingspositionen, hvor den er i kontakt med tilbagestillings-15 kontakten 260, der er forbundet til portkredsløbet 258 og til tilbagestillingsterminalen på timerkredsløbet 250. En sådan tiIbagesti11ing vil igen strømforsyne indikatoren 92 gennem transistoren 246 så længe den pågældende tidsperiode varer.

20 Når udgangstemperaturen, som afføles af thermistoren 20, overskrider den øvre grænse, der fastlægges af højtemperaturdekek-tionskredsløbet 56, vil udgangssignalet, som påtrykkes signallinien 64, strømforsyne alarmorganerne 232 og 236 gennem transistoren 230, som nævnt tidligere. Samtidigt påtrykkes et 25 spærresignal på spærresignallinien 70 via transistorerne 240 og 242 til basis af transistoren 238 og transistoren 244, som vist i fig. 7, og bevirker en afbrydelse af varmeelementet via ledningen 74 og lukning af indikatoren 76. Den inverterende indgang på højtemperaturdetektionsforstærkeren 210 er forbun-30 det af tiIbagestillingssignallinien 90 til tilbagestillingskontakten 260, således at en tiIbagesti11ingsoperation af vippeafbryderen 274 vil spærre lavtemperaturdetektionskredsløbet 58 og genoptage strømforsyning af varmeelementet forudsat, at udgangstemperaturen er under den øvre grænse, som fastlægges 35 af højtemperaturdetektoren 56.

Et opto-koblerkredsløb 264 forbundet til spændingsforsyningen 182, som vist i fig. 5, frembringer et præcist savtaksignal, DK 168938 B1 14 som påføres spændingssignallinien 164, der er forbundet af modstanden 162 til basis af transistoren 160, som vist i fig.

4. Et tilbagestillingssignal påføres derved gennem transistoren 160 til savtakspændingsgeneratoren 48.

5

Temperaturføleren 20 kan gennem det beskrevne styreanlæg anvendes til at tilvejebringe en optimal temperaturstabilitet under forskellige forventede strømningsforhold, heri indbefattet en ventileret og en ikke-ventileret strømning inden for et 10 anvendeligt område af strømningshastigheden, såsom fra 5 til 30 liter per minut. Temperaturstabiliteten er i én udførelsesform ifølge opfindelsen karakteriseret af en relativ lille afvigelse på 2°C i udgangstemperatur fra en ønsket temperatur fastlagt gennem temperaturindsti11 ingskredsløbet 44 efter en 15 første opvarmningsperiode, som timerkredsløbet 250 er indstillet til under antagelse af, at strømningshastigheden af den befugtede oxygen i røret 14 ligger inden for det førnævnte arbejdsområde. I tilfælde af, at udgangstemperaturen, som afføles af sonden 20, overskrider en øvre grænse, som højtempe-20 raturdetektoren 56 er indstillet til (mellem 39,6°C og 40,6°C), fremkaldes via ledning 64 en alarmtilstand, som strømforsyner alarmsektionen 68 og bevirker en afbrydelse af strømmen til varmeelementet 34, indtil udgangstemperaturen er faldet under et udløsningspunkt med omskifteren 254 (fig. 7) 25 manuelt placeret i tilbagestillingspositionen. Lavtemperaturdetektoren 58, som er spærret i løbet af undertrykkelsestidsperioden for timeren 250, aktiveres ved at vippe afbryderen 254 til lavtemperaturaktiveringspostionen, der bringer vippearmen i forbindelse med kontakten 256. Alarmundertrykkelses-30 tidsforsinkelsen påvirkes ligeledes, når spændingen tilsluttes ved start. En sådan lavtemperaturalarmfunktion gør det muligt at beskytte imod en termisk overophedningstilstand af den art, der ville opstå, hvis føleren 20 blev fjernet fra dens placering i røret 14.

Styreanlægget giver endvidere alarm i tilfælde af, at der er åbne kredsløb, såsom brud på ledningerne i forbindelse med fø- 35

Claims (13)

15 DK 168938 B1 lerne 20 og 36. En afbrydelse til sonden 20 ville resultere i en lav eller nulvisning på displayet 32. Alle alarmtiIstande bevirker en afbrydelse af varmeelementet 34 og slukker for varmeelementets funktionsindikator 76. 5 En opvarmning af varmeelementet 34 med et oversving over den ønskede temperatur formindskes af varmeelementets opvarmningsstyrekredsløb 80 i afhængighed af indstillingen af temperatur-indstillingskredsløbet 44, således at varmeelementet 34 perio-10 disk vil tilsluttes og afbrydes, efterhånden som temperaturen nærmer sig den ønskede temperatur under opvarmningsperioden. Patentkrav. 15 --------------------

1. Styreanlæg til temperaturregulering af en opvarmning omfattende varmeorganer (34) til opvarmning af en strømmende gas, hvilke 20 varmeorganer (34) indgår i et varmeaggregat (18), temperatursondeorganer (20) nedstrøms varmeorganerne (34) til afføling af temperaturen af den strømmende gas og tilvejebringelse af et temperaturafhængigt sondesignal, temperaturfølerorganer (36) til afføling af temperaturen i 25 varmeaggregatet (18) og tilvejebringelse af et dertil svarende følersignal, indsti11 ingsorganer (44) til valg af en ønsket temperatur for den strømmende gas, og tilvejebringelse af et deraf afhængigt indsti11ingssignal, 30 styreorganer (22), der er forbundet til og reagerer på tempe-raturfølerorganerne (36), temperatursondeorganerne (20) og indstillingsorganerne (44) til styring af driften af varmeorganerne (34), visningsorganer (24) til at vise temperaturen af den strøm-35 mende gas således som affølt af temperatursondeorganerne (20) nedstrøms varmeorganerne (34), hvilke styreorganer (22) definerer en høj temperaturgrænse og 16 DK 168938 B1 en lav temperaturgrænse til fastlæggelse af et tilladeligt temperaturområde, således at styreorganerne (22) afbryder var-meorganerne (34), når sondesignalet angiver, at temperaturen ligger uden for det tilladte temperaturområde, og 5 hvilke styreorganer definerer en grænseværdi for temperaturen af varmeaggregatet (18) og afbryder varmeorganerne (34), når følersignalet (fra 36) indikerer, at varmeaggregatets (18) temperatur overskrider temperatur-grænseværdien for i hovedsagen at undgå en ustabil tilstand (overophedning), og 10 hvilket styreorganer (22) overvåger sondesignalet og indstillingssignalet (fra 44) og aktiverer varmeorganerne (34) på en forud fastlagt måde, når sondesignalet (20) angiver, at temperaturen af den strømmende gas ligger under den ønskede temperatur, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) om-15 fatter en opvarmningsstyring (80) til intermitterende indkobling og udkobling af varmeorganerne (34) under forudbestemte opvarmningsforhold for i hovedsagen at undgå, at temperaturen af den strømmende gas overskrider den ønskede temperatur, og 20 at opvarmningsstyringen (80) er forbundet til og reagerer på temperaturfølerorganerne (36) og indsti11 ingsorganerne (44) og at opvarmningsstyringen (80) er indrettet til at fastsætte en opvarmningsgrænse for temperaturen af varmeorganerne (34) baseret på den temperatur, der er valgt på indsti11ingsorganerne 25 (44), og at opvarmningsstyringen (80) er indrettet til at træde i funk tion (for at afbryde varmeorganerne 34), når følersignalet fra (36) viser, at varmeaggregatets (18) temperatur overskrider grænseværdien for temperaturen af varmeorganerne (34). 30

2. Styreanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) indbefatter differentialforstærkerorganer (42) til modtagelse af indstillingssignalet (fra 44) og sondesignalet (fra 20) og til tilvejebringelse af et fejlsignal i 35 afhængighed deraf.

3. Styreanlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) endvidere indbefatter savtakorganer (48) 17 DK 168938 B1 til generering af et savtaks igna1, og komparatororganer (46) til at modtage og sammenligne fejlsignalet og savtaksignalet, hvilke komparatororganer tilvejebringer et signal for tilslutning af varmeorganerne (34), når en forudbestemt relation er 5 til stede mellem fejlsignalet og savtaksignalet.

4. Styreanlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) kan shunte (udkoble) fejlsignalet for at afbryde varmeorganerne (34). 10

5. Styreanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styreorganerne indbefatter et 1 avtemperaturspærreorgan (86) til at undertrykke enhver udkobling af varmeorganerne (34) baseret på lavtemperaturgrænsen i en forudbestemt tidsperiode, 15 især efter opstart af anlægget.

6. Styreanlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at 1avtemperaturspærreorganerne (86) indbefatter tidsorganer (250) til tidtagning af den forudbestemt tidsperiode. 20

7. Styreanlæg ifølge krav 6, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) endvidere indbefatter manuelle omskiftei— organer (94, 254) til tiIbagesti11ing af 1 avtemperaturspærreorganerne (86) og tidsorganerne (250) for at påbegynde en ny 25 forudbestemt tidsperiode.

8. Styreanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opvarmningsstyringen (80) indbefatter styrekredsløb til at tilvejebringe et trinvist voksende styresignal og forstærker- 30 organer til at modtage signalet fra temperaturføleren (36) og den trinvist voksende styrespænding og til i afhængighed heraf at frembringe et aktiverings/inaktiveringssignal.

9. Styreanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 35 styreorganerne endvidere indbefatter føler- eller detektororganer (61, 62) til at overvåge funktionstilstanden af hen holdsvis temperatursondeorganerne (20) og temperaturfølerorga-nerne (36). 18 DK 168938 B1

10. Styreanlæg ifølge krav'1, kendetegnet ved, at varmeorganerne med henblik på varmeoverføring er indrettet til at modtage en søjle- eller kolonnedel eller en cylindrisk del af den art, der anvendes i et befugtningsanlæg af patron- 5 typen.

11. Styreanlæg ifølge krav 10, kendetegnet ved, at søjle- eller kolonnedelen er operativt forbundet til en væskeforsyning (16), hvilke forsyning på kontrollabel måde tilfører 10 væsken til søjledelen.

12. Styreanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det omfatter alarmorganer (68), der er følsomme for og forbundet til styreorganerne (22) til indikering af anlæggets 15 driftstilstand.

13. Styreanlæg ifølge krav 1, 5 eller 12, kendetegnet ved, at styreorganerne (22) endvidere indbefatter tilbagestillingsorganer til operativ ti 1 bagesti 11ing og genop- 20 start af styreorganerne, hvilke styreorganer vil fortsætte med at udkoble varmeorganerne, indtil tiIbagesti11ingsorganet på-vi rkes.