NL8303735A

NL8303735A - Verwarmingsbesturingsstelsel voor een inhalatietherapie-inrichting.

Info

Publication number: NL8303735A
Application number: NL8303735A
Authority: NL
Original assignee: Kendall & Co
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1984-05-16
Also published as: DK496583D0; MX157420A; ZA837869B; US4564748A; NL192636C; ES526855A0; SE8305895L; GB8329037D0; SE458422B; AU563079B2; JPH0438434B2; DK168938B1; GB2130401B; DK496583A; FR2535484A1; JPS59151967A; AU2054283A; NL192636B; GB2130401A; DE3338650A1

Description

5 ^ * * VO 5213

Verwarmingsbesturingsstelsel voor een inhalatietherapie-inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een besturingsstelsel voor het regelen van de verhitting van water, dat gebruikt wordt voor het bevochtigen van zuurstofgas, dat via een inhalatietherapie-inrichting wordt toegediend.

5 Het toevoeren van warmte aan vochtige zuurstof bij een inhala tietherapie-inrichting is in het algemeen bekend, zoals bijvoorbeeld blijkt uit het Amerikaanse octrooischrift 3.903.883. Het verwarmingsbesturingsstelsel in een dergelijke inrichting omvat een temperatuur-sonde, die in de inhalatiebuis is opgesteld, via welke buis de voch-10 tige zuurstof wordt gevoerd, teneinde de temperatuur daarin te bepalen op een plaats, welke dichtbij de toevoer aan de patiënt is gelegen, ènigszins stroomafwaarts ten opzichte van de plaats van de verwarmings-inrichting. Het temperatuurmeetsignaal van de sonde wordt aan het verwarmingsbesturingsstelsel toegevoerd in een poging om de hoeveelheid 15 warmte, welke wordt toegevoerd, zodanig te regelen, dat de temperatuur van de vochtige zuurstof, wanneer deze aan de patiënt wordt toegevoerd, constant op een met de hand gekozen niveau wordt gehouden. Voorts is volgens het Amerikaanse octrooischrift een tweede temperatuuraftast-inrichting op het verwarmingsblok gemonteerd teneinde de verwarmings-20 temperatuur te controleren en via het besturingsstelsel een oververhitting van de verwarmingsinrichting te beletten.

In verband met de afstand tussen de verwarmingsinrichting en de temperatuursondeplaats bij de patiënt, het stromende karakter van het medium, dat wordt verwarmd, en de optredende thermische traagheid, 25 doet zich bij een inhalatietherapie-inrichting van het bovenstaande type een temperatuurstabiliteitsprobleem voor binnen het bedrijfsgebied van gekozen temperaturen en variaties in stroomomstandigheden, welke kunnen worden verwacht. Meer in het bijzonder treedt bij de verwarmings-besturingsstelsels, welke tot nu toe doeltreffende zijn voor het zoda-30 nig regelen van de verwarming, dat een gewenste gekozen temperatuur wordt bereikt, dikwijls doorschieten over de gekozen temperatuur op en verkrijgt men een excessieve temperatuurzwaai of "slingeren". De mate van een dergelijke temperatuurinstabiliteit zal natuurlijk afhankelijk van variaties in de stroomtoestanden van de vochtige zuurstof 35 variëren.

•3 U J 7 3 5 x V i -2-

Een belangrijk oogmerk van de uitvinding is derhalve het verschaffen van een verbeterd verwarmingsbesturingsstelsel voor een inha-latietherapie-inrichting, waarbij de temperatuurinstabiliteit en de temperatuurdoorschietverwarming tot een minimum wordt teruggebracht 5 ondanks te verwachten stroomtoestandsvariaties.

Een verder doel, dat met het bovenstaande doel van de uitvinding samenhangt, is het verschaffen van een verbeterd verwarmingsbesturingsstelsel waarmede een aantal alarmtoestanden kan worden gedetecteerd en een uitschakeling van de verwarmingsinrichting automa-10 tisch tot stand wordt gebracht teneinde een beschadiging van de inrichting en letsel aan de patiënt te vermijden.

Het is gebleken, dat de uitvinding van bijzonder nut is wanneer deze wordt toegepast bij een stelsel, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.110.419. In dat octrooischrift is een 15 vernuftige patroonbevochtigingsinrichting beschreven. Het octrooischrift omschrijft een langwerpige, in het algemeen cilindrisch patroon. Deze patroon heeft een onderste kap en een bovenste kap, die beide uit kunststof kunnen bestaan. De twee kappen zijn met elkaar verenigd door een cilindrisch lichaamsgedeelte, dat voor het verkrijgen 20 van goede warmte-uitwisseleigenschappen uit een metaal, zoals aluminium bestaat. De inrichting is voorts voorzien van een elektrische verwarmingsinrichting, welke voorzien is van een grote doorgaande boring waarin de bovengenoemde patroon kan worden ingebracht en vastgehouden. Inwendig ten aanzien van zowel de onderste kap als het ci- 25. lindrische lichaamsgedeelte is een cilindrisch capillair actief onderdeel aanwezig waarvan de diameter zo groot is, dat dit onderdeel een essentieel contact maakt met de binnenwand van het lichaamsgedeelte, waardoor het capillaire actieve onderdeel in een bijzonder goede warmte-uitwisselpositie met de verwarmingsinrichting staat. Ofschoon aan de 30 patroon een constante hoeveelheid water voor bevochtiging kan worden toegevoerd, is het gebleken, dat het bijzonder gunstig is water op een aanvulbare wijze vanuit een toevoerreservoir toe te voeren, welk reservoir een omgekeerde fles met water kan zijn. De fles en de verwarmingsinrichting kunnen op een geschikte wijze op een steun zijn 35 aangebracht, waardoor de gehele op deze wijze opgebouwde eenheid op 8303735 * 1 -3- een geschikte wijze kan worden gemonteerd. De onderzijde van de patroon en de fles, welke een hoeveelheid water bevat, zijn voor een fluïdum verbonden door geschikte afvoer- en inlaatpoorten en een verbindings-buis voor het verschaffen van een omgekeerde sifon teneinde continu 5 water uit de fles naar de patroon te voeren wanneer deze daarvan wordt verwijderd. Het water in de patroon bevochtigt het capillair actieve onderdeel teneinde daardoor te voorzien in een groter oppervlak voor het verdampen van water dan mogelijk zou zijn indien dit onderdeel niet aanwezig was. De bovenste kap is voorzien van een concentrisch 10 opgestelde buis waarmede een leiding is verbonden, die zuurstof of lucht onder druk toevoert. Deze buis bezit een naar beneden afhangend verlengstuk, dat zich concentrisch in het genoemde lichaamsgedeelte uitstrekt. De bovenste kap is voorzien van een afvoeropening, welke zich dwars op de hartlijn van de patroon bevindt. De opening is ver-15 bonden met buigzame leidingsorganen, welke dienen om het bevochtigde gas aan een patiënt toe te voeren. De afvoeropening staat in communicatie met een ringvormige ruimte om de genoemde zich naar beneden uitstrekkende buis van de bovenste kap. Op deze wijze worden de gassen • t eerst via de buis naar beneden en daarna via de genoemde ringvormige 20 ‘ ruimte naar boven naar de afvoeropening geleid.

Andere octrooischriften,' welke van belang zijn voor het toepassen van de uitvinding, zijn de Amerikaanse octrooischriften 4.172.105 en 1.195.044.

De uitvinding voorziet.in een verwarmingsbesturingsstelsel met 25 variabele temperatuur voor het verwarmen van een vemevelingstherapie-inrichting, voorzien van een stroommediumtemperatuuraftastinrichting in de inhalatiebuis bij de patiënt en een oververhittingstemperatuur-aftastinrichting op het verwarmingsblok. De twee aftastinrichtingen dienen in het algemeen voor het respectievelijk regelen van de verwar-30 ming van het stromende medium op een met de hand gekozen waarde bij de patiënt en het beletten van een oververhitting ter plaatse van de ver-warmingsinrichting. Bovendien beïnvloedt de oververhittingsaftast-inrichting de werking van een opwarmregelaar, door welke regelaar het water op een cyclische wijze wordt ingeschakeld en uitgeschakeld wanneer 35 de stijgende temperatuur van het stromende medium de met de hand gekozen waarde tijdens een opwarmperiode nadert. De uitschakeling van de 8303735 4 * -4- verwarmingsinrichting geschiedt ook in responsie op een aantal alarm-toestanden, welke worden gedetecteerd door verbindingen met de aftast-inrichtingen, waaronder een alarmtoestand bij lage temperatuur, die door een lage-temperatuurdetector wordt vastgesteld wanneer de stroom-5 mediumtemperatuur onder een ondergrens bij het eind van de opwarmperio-de blijft, gedurende welke de lage-temperatuurdetector wordt uitgeschakeld onder bestuur van een met de hand terug te stellen uitschakelketen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 10 fig. 1 vereenvoudigde schematische afbeelding van de inrichting waarop de uitvinding van toepassing is; fig. 2 een blokschema van het verwarmingsbesturingsstelsel volgens de uitvinding voor de in fig. 1 afgeheelde inrichting; en fig. 3 t/m 7 schakelingen, die het besturingsstelsel meer ge-15 detailleerd tonen.

Thans meer gedetailleerd verwijzend naar de tekening, toont fig. 1 schematisch een typerende installatie voor de uitvinding, zoals een inhalatietherapie-inrichting van het type, aangegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3.903.883, voorzien van een vemevelings/-20 - bevochtigingsinrichting waarin water wordt gemengd met zuurstofgas, dat via een buis 12 uit een geschikte bron wordt toegevoerd teneinde vochtig zuurstofgas via een inhalatiestroombuis 14 aan een patiënt toe te voeren. Het water wordt aangevoerd uit een reservoir via een kolom in een verwarmingsblokstelsel 18. Volgens de uitvinding wordt de ver-25 warming van het water in het verwarmingsstelsel 18 bestuurd door een temperatuuraftastsonde 20 in de buis 14 bij de patiënt en een tempera-tuuraftastinrichting in het verwarmingsblokstelsel 18, welke samenwerkt met een verwarmingsbesturingsstelsel, dat kan zijn opgebouwd uit losneembare modulen, zoals een besturingspaneel 22, een weergeefpaneel 24 30 en een voedingsbron 26. Zoals aangegeven in fig. 2, bevindt zich op het weergeefpaneel 24 een analoog-digitaalomzetter 28, een decodeer- en aandrijfcomponent 30 en een tenperatuurweergeefinrichting 32 met twee cijfers. Het verwarmingsstelsel 18 omvat een blokverwarmingselement 34 en een oververhittingsaftastinrichting 36. Behalve wat betreft de tem-35 peratuursonde 20 zijn de andere componenten van het verwarmingsbestu ringsstelsel op het besturingspaneel gemonteerd.

8303755 * * -5-

Nog steeds verwijzende naar fig. 2 voert de tenperatuursonde 20, welke de temperatuur van het vochtige en warme zuurstofgas in de buis 14 aftast juist voordat dit aan de patiënt wordt toegevoerd, een analoog temperatuursignaal (V&) over een bufferversterker 38 toe aan een 5 detectieketensectie 40, aan de analoog-digitaalomzetter 28 en aan een differentiaal-'versterkersectie 42. Het analoge temperatuursignaal wordt derhalve in de component 28 gedigitaliseerd voor het aandrijven van de weergeefinrichting 32, die op een visuele wijze de door de sonde 20 bepaalde uitgangstemperatuur registreert. In de differentiaalverster-10 ker 42 wordt het analoge temperatuursignaalniveau gereduceerd met een bedrag (V^,), dat gekozen wordt via een tenperatuurinstelketen 44, teneinde een foutsignaal (Vc) aan één ingang van een spanningsvergelij-kingsinrichting 46 toe te voeren aan een tweede ingang waarvan een hellingsspanning (V ) uit een hellingspanningsgenerator 48 wordt toe-15 gevoerd. Wanneer het foutsignaalniveau gelijk is aan of groter is dan de hellingsspanning, levert de spanningsvergelijkingsinrichting een verwarmingsinrichtinginschakeluitgangssignaal (VQ); dat wordt toegevoerd aan een verwarmingsinrichtingsaandrijfketen 50, welke de bekrachtiging van het verwarmingselement 34 bestuurt. De temperatuur van het 20 verwarmingselement wordt afgetast door een op het blok gemonteerde aftastinrichting 36, welke is verbonden met een bufferversterker 52 via welke de temperatuur van de verwarmingsinrichting wordt gecontroleerd door een oververhittingsdetector 54 in de detectieketensectie 40.

De detectieketensectie 40 omvat ook hoge- en lage-temperatuurdetectoren 25 56 en 58, welke met de uitgang van de bufferversterker 38 via een tem- peratuursignaallijn 60 zijn verbonden voor het ontvangen van een analoog temperatuuringangssignaal uit de sonde 20. Met de lijn 60 is ook een open-sonde-detector 61 verbonden om een open keten bij de sonde 20 te detecteren. Een open keten bij de aftastinrichting 36 wordt gedetec-30 teerd door een andere detector 62 in de detectieketensectie, welke direct is verbonden met de uitgang van de aftastinrichting 36. De uitgangen van de detectoren 61, 56, 58 en 62 zijn door een gemeenschappelijke alarmsignaallijn 64 over een alarmketen 66 verbonden met een visuele en audio-alarminrichting 68 teneinde de aandacht van de bedie-35 nende persoon te richten op vier verschillende alarmtoestanden, welke zich voordoen bij een open keten bij de aftastinrichtingen 20 en 36 en 8 3 S 3 7 3 5

• V

-6- een ongewenste werking van de verwarmingsinrichting, welke wordt gereflecteerd door een meting van de temperatuur bij de sonde 20 hetzij boven een bovengrens, hetzij onder een ondergrens. De alarmuitgangs-signalen van de detectoren 61, 56 en 58 worden ook toegevoerd aan een 5 gemeenschappelijke uitschakelsignaallijn 70, waarmede de uitgang van de oververhittingsdetector 54 ook is verbonden. Via een verwarmings-inrichtinguitschakelregelaar 72, welke met de lijn 70 is verbonden, wordt in de lijn 74 een uitschakelsignaal- of signaalshuntbaan tot stand gebracht om de aandrijving van de verwarmingsinrichting 34 te 10 onderbreken door het verwijderen van een ingangsfoutsignaal naar de vergelijkingsinrichting 46. Bij een open keten of bij extreme tempera-tuurtoestanden bij de sonde 20 of oververhittingstoestanden bij de verwarmingsinrichting 34 treedt derhalve een uitschakeling van de ver-warmingsinrichting op. Tegelijkertijd wordt een verwarmingsinrichtings-15 functieindicator 76 door de regelaar 72 buiten werking gesteld, welke indicator 76 in serie tussen de uitgang van de vergelijkingsinrichting 46 en de verwarmingsinrichtingaandrijfketen 50 is verbonden door lijnen 78 en 79 om de werking van de verwarmings inrichting anderszins aan te geven.

20 Volgens de uitvinding is een opwarmregelaar 80 aanwezig om een cyclisch in-uitsignaal op te wekken, dat aan de uitschakelsignaal 70 wordt toegevoerd, via welke de verwarmingsinrichtinguitschakeling plaatsvindt, zoals boven is vermeld in responsie op alarmtoestanden, die door de detectoren 61, 58, 56 en 54 worden gedetecteerd. Het in-25 uitverwarmingsinrichtingssignaal wordt opgewekt als een functie van de temperatuur van de verwarmingsinrichting en de gewenste uitgangstempe-ratuur, die met de temperatuurinstelketen 44 is gekozen. Derhalve ontvangt de opwarmregelaar 80 een temperatuuringangssignaal op de lijn 82, afkomstig uit de aftastinrichting 36 via de bufferversterker 52, en 30 een temperatuurinstelspanning op de lijn 84, welke eveneens naar de differentiaalversterker 42 leidt. De verwarmings inrichting wordt daardoor tijdens de opwarmperiode volgens een intermitterende of cyclische modus bedreven teneinde doorschieten ten opzichte van de gewenste ingestelde temperatuur te beletten, waarop de vochtige zuurstof wordt 35 gebracht onder bestuur van het temperatuursignaal op de lijn 60 en de insteltemperatuurspanning op de lijn 84 via de differentiaalversterker 8303735 -7- ά> ïk 42, de spanningsvergelijkingsinrichting 46 en de verwarmingsinrichting-aandrij fketen 50.

Een lage-temperatuuruitschakelketen 86 is, als aangegeven in fig. 2 aanwezig voor het tot stand brengen van een belemmeringstem-5 peercyclus tijdens de opwarmperiode, waarbij de lage-temperatuurdetec-tor 58 over de lijn 88 buiten werking wordt gesteld. Gedurende een dergelijke tempeercyclus wordt de hoge-temperatuurdetector 56 via de terugstelsignaallijn 90 in werking gesteld. Aan het eind van de belem-meringstempeercyclus wordt de detector 58 in werking gesteld. Indien 10 de stijgende temperatuur, die door de sonde 20 wordt gecontroleerd, zich nog steeds onder de onderste grensdrempelwaarde van de detector 58 bevindt, wordt een laag-temperatuuralarmsignaal opgewekt. De uit-schakelketen 86 kan op elk moment door de met de hand te bedienen regelaar 94 worden teruggesteld om een volgende belemmeringstempeer-15 cyclus in te leiden. De regelaar 94 kan ook worden beïnvloed om de lage-temperatuurdetector 58 tijdens de belemmeringstempeercyclus in werking te stellen.

Pig. 3 toont meer gedetailleerd de schakeling van de weergeef-paneelmoduul 24 in samenwerking met de temperatuursonde 20. Een ge-.20 aarde thermistor, welke de temperatuuraftastsonde 20 in de buis 14 voor vochtige en warme zuurstof vormt, is met de niet-inverterende ingang van de bufferversterker 38 verbonden, als aangegeven in fig. 3.

De versterker bezit een terugkoppelverbinding naar de inverterende ingang daarvan vanuit de uitgang van de versterker waarmede de tempe-25 ratuursignaallijn 60 is verbonden. De lijn 60 voert een analoge sig-naalspanning toe aan een spanningsdeelnetwerk, gevormd door span-ningsreductieweerstanden 100 en 102, die in serie tussen aarde zijn verbonden. Voorts zijn serieweerstanden 96 en 98 tussen aarde en de uitgang van +12 volt van de voedingsbron verbonden. De knooppunten 30 104 en 106 tussen elk paar weerstanden zijn verbonden met ingangs- spanningslijnen 108 en 110 parallel waaraan een condensator 112 is verbonden om aan de analoog-digitaalomzetter 28 een analoog ingangssignaal toe te voeren. Het analoge ingangssignaal wordt door deze omzetter omgezet in een gecodeerd digitaal uitgangssignaal, dat via 35 vier informatielijnen 114 wordt toegevoerd aan de decodeer- en aandrijf component 30, waaruit de weergeefinrichting 32 met twee cijfers 8303735 -8- wordt aangedreven. Derhalve geeft de weergeefinrichting 32 continu de uitgangstemperatuur in thermen van graden Celcius aan. De weergeef-inrichting 32 wordt bekrachtigd door het uitgangssignaal van +5 volt van de voedingsbron via twee transistoren 116 en 118, die in synchro-5 nisme met de omzetter via de lijnen 120 en 122 worden geschakeld.

Zoals aangegeven in fig. 4, wordt het analoge temperatuursignaal (V^) op de lijn 60 ook via een weerstand 124 toegevoerd aan een niet-inverterende ingang van de differentiaalversterker 42, welke een inverterende Ingang bezit waarover de temperatuurinstelling door een 10 bedienende persoon voor verschillende stroomtoestanden tot stand kan worden gebracht via de temperatuurinstelketen 44. Een weerstand 126 koppelt de uitgang van de versterker 128 in de temperatuurinstelketen met de inverterende ingang van de differentiaalversterker 42. Het uitgangssignaal van de versterker 128 is evenredig met het niet-inverte-15 rende ingangssignaal daarvan uit de door de bedienende persoon in te stellen weerstand 130, welke in serie met de weerstanden 132 en 134 tussen de bron van +12 volt en aarde is verbonden. Derhalve wordt aan de differentiaalversterker 42 een door de bedienende persoon gekozen spanningssignaal (V^) toegevoert voor het opwekken van een foutspan-20 ning (v ) aan de uitgang van de versterker, welke uitgang door een terugkoppelweerstand 136 met de inverterende ingang is verbonden..Het foutspanningssignaal (V ) wordt via een koppelweerstand 138 toegevoerd aan de niet-inverterende ingang van de spanningsvergelijkingsverster-ker 46 waarvan een uitgang via een terugkoppelcondensator 140 met de 25 niet-inverterende ingang is verbonden. De inverterende ingang van de vergelijkingsversterker 46 ontvangt een hellingspanningssignaal (V )

R

uit de hellingspanningsgenerator 48 via de hellingspanningssignaal-lijn 142. De hellingsgenerator omvat versterkers 144 en 146 waarvan de niet-inverterende ingangen respectievelijk door spanningsreductie-30 weerstanden 148 en 150 zijn verbonden met de bron van +12 volt met terugkoppelverbindingen naar de inverterende ingangen. Het uitgangssignaal van de versterker 144 wordt toegevoerd aan de basis van een transistor 152, waardoor deze een in negatieve richting verlopende signaalstroom bij een ingesteld niveau op de hellingspanningssignaal-35 lijn 142', die over de weerstand 154 is geaard, voert. Deze signaalstroom wordt ook teruggevoerd naar de inverterende ingang van de ver- 8 TT f* «r» «Τη mt nf*

o u o 7 o D

-9- sterker 144. De uitgangsspanning van de versterker 146 wordt aan de hellingspanningssignaallijn 142 via de condensator 156 parallel aan een weerstand 158 toegevoerd wanneer de transistor 160 wordt ingeschakeld door een negatief spanningssignaal, dat aan de basis van de transistor 5 wordt toegevoerd over een weerstand 162, die met een nulspannings-detectielijn 164 is verbonden.

De differentiaalversterker ontvangt het temperatuurinstelsig-naal (VT) op de lijn 85 uit de temperatuurinstelketen 44 via de weerstand 126, terwijl het uitgangssignaal (Vq) uit de vergelijkingsinrich-10 ting 46 over de lijn 78 slechts aan de aandrijfketen 50 wordt toegevoerd wanneer de ingangsfoutspanning (V ) gelijk is aan of groter is w dan de hellingsspanning (V_). Het hellingspanningsniveau kan worden ingesteld met behulp van de aardweerstand 168, welke met de niet-inverterende ingang van de versterker 144 parallel aan de geaarde 15 condensator 170 is verbonden. De detectieketensectie 40 ontvangt een ingangssignaal uit de temperatuursignaallijn 60 voor het verschaffen van de verschillende omstandigheidalarmsignalen. De signaaluitschakel-lijn 74 is met de niet-inverterende ingang van de spanningsvergelijkings-inrichting 46 verbonden om het daaraan toegevoerde foutsignaal voor 20 uitschakeldoeleinden van de verwarmingsinrichting, als boven is vermeld, te shunten.

De opwarmregelaar 80 voor de verwarmings inrichting bestuurd, zoals schematisch in fig. 5 is aangegeven, de bekrachtiging van het verwarmingselement 34 in het verwarmingsblok 18 waarin zich de ther-25 mistoraftastinrichting 36 bevindt. Een uitgangssignaal (VQ) uit de vergelijkingsinrichting 46 op de lijn 78 wordt toegevoerd aan de indicator 76 en wordt daarna over de lijn 79 toegevoerd aan de licht-emitterende diode 172 van de optische koppelinrichting 174 in de ver-warmingsinrichtingaandrijfketen 50 om de triac 176, 177 over de poort-30 elektrode daarvan te schakelen. De triac is in serie met een zelf-inductie 178 en met één van de klemmen van het verwarmingselement 34 verbonden, en is verbonden met de voedingsschakelaar 180, waarmede de andere klem van het verwarmingselement is verbonden. De voedingsschakelaar is verbonden met een wisselspanningsbron van 115 volt.

35 Wanneer derhalve de schakelaar is gesloten, zal de verwarmingsaandrijf-keten 50 het verwarmingselement bekrachtigen in responsie op een sig- 8303735 -10- naalspanning (V ) op de lijn 178. De wisselspanningsbron van 115 volt is tevens continu verbonden met de voedingsbron 182 bij het sluiten van de schakelaar 180 voor het verschaffen van de voedingsbron van +12 volt en +5 volt.

5 De temperatuur van het verwarmingsblok 18 wordt afgetast door een aftastinrichting 36 van het thermistortype teneinde via de lijn 184 een temperatuurspanningssignaal aan de niet-inverterende ingang van de bufferversterker 52 toe te voeren, waaruit een versterkt tempe-ratuursignaal over de lijn 82 aan de detectiesectie 40 en via de weer-10 stand 184 aan de inverterende ingang van de versterker 186 in de ver-warmingsinrichtingopwarmregelaar 80 wordt toegevoerd. Het temperatuur-instelsignaal (V^) op de lijn 84 wordt via een weerstand 188 aan de niet-inverterende ingang van de versterker 186 toegevoerd. Een uit-gangsbesturingssignaal van de versterker wordt via een diode 190 aan 15 de uitschakelbesturingslijn 70 toegevoerd. Het uitgangsbesturings-signaal van de versterker 186 zal worden bepaald door het ingangssignaal uit de temperatuurinstelketen, dat aan de niet-inverterende ingang van de versterker wordt toegevoerd, en ingangssignalen, die vanuit de bufferversterker 52 via de weerstand 184 en uit een tempera-20 tuurbe grenz in gsbe stur ingsketen 192, die via een weerstand 194 met de inverterende ingang van de versterker 186 is gekoppeld, worden toegevoerd. De weerstand 196 verbindt de uitgang van de versterker 186 met de besturingsketen 192, als aangegeven in fig. 5, om de werking daarvan te klokken doordat een referentiespanning aan de versterker 186 25 voor een in-uitcyclusbesturing van de verwarmingsinrichting via de uitschakelbesturingslijn 70 wordt toegevoerd. De besturingsketen 192 dient derhalve om de temperatuurgrenzen van het verwarmingsblok na elke twee in/uit-perioden van de verwarmingsinrichting geleidelijk te verhogen.

30 Verwijzende naar de detectieketensectie 40, weergegeven in fig.

6, wordt het temperatuursignaal uit de aftastinrichting 20 op de lijn 60 parallel toegevoerd aan de open-.sondedetector 61, de hoge-tempera-tuurdetector 56 en de lage-temperatuurdetector 58. De open-sonde-detector omvat een transistor 198 waarover de temperatuursignaalstroom 35 door de diode 200 naar de alarmsignaal 64 wordt gevoerd. Het signaal uit de andere aftastinrichting 36 in het verwarmingsblok, toegevoerd 8303735 -liaan de lijn 184, wordt door de open-aftastinrichtingsdetectieversterker 202 versterkt, van welke versterker het uitgangssignaal via de diode 204 ook aan de alarmsignaallijn 64 wordt toegevoerd. Andere uitgangssignalen worden aan deze alarmsignaallijn 64 toegevoerd via dioden 5 206 en 208 en wel door de versterkers 210 en 212 van de detectoren 56 en 58. De temperatuursignaallijn 60 is door een weerstand 214 gekoppeld met de inverterende ingang van de hoge-temperatuurdetectiever-sterker 210, terwijl een weerstand 216 de lijn 60 met een niet-inverterende ingang vein de lage-temperatuurdetectieversterker 212 koppelt. 10 De beide laatstgenoemde versterkers bezitten in serie verbonden terug-koppelweerstand- en diodestelsels met een instelbare weerstandsregelaar 218 voor de versterker 210. De aan de signaal 64 toegevoerde uitgangs-alarmsignalen worden toegevoerd aan de alarmketen 66. Vanuit de lage-temperatuuruitschakelketen 86 worden uitschakel- en terugstelsignalen 15 (via de in fig. 7 afgeheelde inschakel/terugstelketen 94) via respectieve dioden 222 en 220 teruggevoerd naar de inverterende ingangen vein de detectieversterkers 212 en 210 door de respectieve lijnen 88 en 90. De signaaluitgangen van de detectoren 61 en 56 en de oververhittings-detectieversterker 223 zijn via dioden 224, 226 en 228 parallel verbon-20 den met de gemeenschappelijke uitschakelbesturingslijn 70, welke is verbonden met de verwarmingsinrichtinguitschakelregelaar 72 en met de uitgangsversterker 186 in de opwarmregelaar 80.

Fig. 7 toont de alarmketen 66 waaraan de alarmketens over de lijn 64, die met de basis van een transistor 230 is verbonden, worden 25 toegevoerd. Bij inschakeling door een alarmsignaal, voert de transistor 230 een bekrachtigingsstroom aan de audio-alarminrichting 232 en via een weerstand 234 aan een visuele alarminrichting 236 van het LED-type toe, welke de alarmsectie 68 vormen. Een visuele functie-indicator 76 van het LED-type wordt anderzijds verlicht om de werking van de 30 verwamingsinrichting aan te geven. Daartoe wordt een signaal (v ) op de lijn 78 aan de indicator 76 voor bekrachtiging daarvan toegevoerd tenzij het signaal wordt geaard door de transistor 238 van de uit-schakelregelaar 72, welke door een inschakelsignaal op de lijn 70 vanuit de detectiesectie 40, die door een weerstand 240 met de basis van 35 de transistor 238 is verbonden, niet-geleidend wordt gehouden. De uitschakelbesturingslijn 70 is ook via een weerstand 242 met de basis van SI H f» " "7 T c y ? C / g 3 * ï. ’ -12- een transistor 244 verbonden om op een soortgelijke wijze de besturing van het uitgangs foutsignaal (V ) vanuit de differentiaalversterker 42 w over de lijn 74 te shunten. Derhalve leiden open-sonde- en extreme-temperatuurtoestanden niet slechts tot een alarm doch wordt de verwar-5 mingsinrichting buiten werking gesteld en wordt de functie-indicator 76 daarvan gedoofd. Een lage-temperatuuralarminrichting zal, wanneer deze wordt ingeschakeld, de verwarmingsinrichting eveneens uitschakelen.

De andere in fig. 7 afgebeelde functie-indicator 92 wordt be-10 krachtigd over een weerstand 246, die met een diode 247 in serie is verbonden, om aan te geven, dat de lage-temperatuurdetector 58 buiten werking is. Daartoe wordt de transistor 246 ingeschakeld door een negatieve voorspanning, die over een weerstand 252 aan de basis van de transistor wordt aangelegd. Bij inschakeling voert de transistor 15 246 een positief signaal over de lijn 88 en de diode 222 aan de inver terende ingang van de versterker 212 toe, teneinde de lage-temperatuur-detector 58 buiten werking te stellen. Het besturingssignaal op de lijn 88 wordt opgewekt onder bestuur van een tempeerketen 250 in de uit-schakelketen 86 en de met de hand te bedienen regelaar 94.

20 Wanneer de voeding initieel wordt ingeschakeld, leidt de span ning van +12 volt, die aan de tempeerketen 250 wordt aangelegd, een be lemmer ingstempeerperiode in, aan het eind waarvan een positief span-ningssignaal via een weerstand 252 aan de basis van de transistor 246 wordt toegevoerd, waardoor deze wordt uitgeschakeld. Indien de uit-25 gangstemperatuur, welke door de thermistor 20 wordt af getast, op dat tijdstip niet boven de ondergrens is gestegen, zal dit worden gedetecteerd en zullen de alarminrichtingen 232 en 236 worden bekrachtigd over de transistor 66, zoals boven is beschreven. De lage-temperatuurwer-king van de alarmsectie 68 zal worden geïdentificeerd door de vooraf-30 gaande bekrachtiging van de lage-temperatuuruitschakelindicator 92 via de transistor 246 tijdens de belemmeringstempeerperiode. De uitschakel-stroom op de lijn 88, die tijdens de be lemmer ingstempeerperiode aan de lage-temperatuurdetectieketen wordt toegevoerd, kan momenteel worden beëindigd, indien dit gewenst is, door de schakelaar 254 in de regelaar 35 94 naar de lage-temperatuurinschakelpositie te brengen, waardoor het contact 256, dat met de poortketen 258 aan de diode 248 is verbonden, 8303735 > 4 -13- in samenwerking wordt gebracht met de basis van de transistor 246, waardoor deze wordt uitgeschakeld. Op deze wijze wordt de lage-tempera-tuurdetectieketen 58 ingeschakeld voor het eind van de belemmerings-tempeerperiode om na te gaan of de lagere temperatuurgrens voortijdig 5 is overschreden. De belemmeringstempeerperiode kan op elk moment na het inschakelen van de voeding worden ingeleid door de schakelaar 254 naar de terugstelpositie om te leggen, waardoor het met de poortketen 258 en met de terugstelklem van de tempeerketen 250 verbonden terug-stelcontact 260 in werking wordt gesteld. Door een dergelijke terug-10 stelling zal de indicator 92 weer tijdens de duur van de tempeerperio-de over de transistor 246 worden bekrachtigd.

-Wanneer de door de thermistor 20 afgetaste uitgangstemperatuur de bovengrens overschrijdt, die in de hoge-temperatuurdetectieketen 56 tot stand is gebracht, bekrachtigt het aan de signaallijn 64 toege-15 voerde uitgangssignaal de alarminrichtingen 232 en 236 via de transistor 230, zoals boven is beschreven. Tegelijkertijd wordt een uitscha-kelsignaal op de uitschakelbesturingslijn 70 via weerstanden 242 en 242 aan de bases van de transistoren 238 en 244 toegevoerd, als aangegeven in fig. 7, waardoor de verwarmingsinrichting via de lijn 74 20 wordt uitgeschakeld en de indicator 76 wordt gedoofd. De inverterende ingang van de hoge-temperatüurdetectieversterker 210 is door de terug-stelsignaallijn 90 verbonden met het terugstelcontact 260, zodat door de terugstelwerking van de schakelaar 254 de late-temperatuurdetectie-keten 58 buiten werking zal worden gesteld en de bekrachtiging van de 25 verwarmingsinrichting zal worden hervat mits de uitgangstemperatuur is gelegen onder de bovengrens, welke tot stand wordt gebracht door de hoge temperatuurdetector 56.

Een optische koppelinrichting 264, welke met de voedingsbron 182 is verbonden, als aangegeven in fig. 5, wekt een nauwkeurig hel-30 lingssignaal op, dat aan de spanningssignaallijn 164 wordt toegevoerd, welke over de weerstand 162 is verbonden met de basis van de transistor 160, als aangegeven in fig. 4. Daardoor wordt over de transistor 160 aan de hellingspanningsgenerator 48 een terugstelsignaal toegevoerd.

De temperatuuraftastinrichting 20 levert via het bovenbeschreven 35 besturingsstelsel een optimale temperatuurstabiliteit onder een groot aantal verschillende te verwachten stroomtoestanden waaronder een ge- 8303735 -14- ventileerde en niet-geventileerde stroom in het nuttige stroomsnel-heidsgebied van bijvoorbeeld 5-30 liter/minuut (LEM). De temperatuur-stabiliteit wordt bij een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding gekenmerkt door een relatief kleine deviatie van 2°C in de uitgangstempera-5 tuur ten opzichte van een gewenste temperatuur, welke door de temperatuur in st elke ten 44 tot stand wordt gebracht na een initiële opwarm-periode, waarop de tempeerketen 250 is ingesteld, wanneer wordt aangenomen, dat de stroomsnelheid van de vochtige zuurstof in de buis 14 binnen het genoemde operatieve gebied is gelegen. Indien de door de 10 sonde 20 afgetaste uitgangstemperatuur een bovengrens overschrijdt, waarop de hoge-temperatuurdetector 56 is ingesteld (tussen 39,6°C en 40,6°C) treedt een alarmtoestand op, waarbij de alarmsectie 68 wordt bekrachtigd en de verwarmingsinrichting 34 wordt uitgeschakeld totdat de uitgangstemperatuur is gedaald onder een omschakelpunt, waarbij de 15 schakelaar 254 met de hand naar de terugstelpositie wordt omgelegd.

De lage-temperatuurdetector 58, die tijdens de belemmeringstempeer-periode van de tempeerinrichting 250 buiten werking is, wordt door de tuimelwerking van de schakelaar 254 in de lage-temperatuurinschakel-positie gebracht, waarbij het contact 256 betrokken is. De alarmbelem-20 meringstijdvertraging treedt ook op wanneer de voeding initieel wordt ingeschakeld. Een dergelijke lage-temperatuuralarmwerking zal het mogelijk maken een beveiliging te treffen tegen een thermische wegloop-toestand, welke zou optreden indien de aftastinrichting 20 uit de positie daarvan in de buis 14 werd verwijderd.

25 Er treden ook alarmtoestanden in het bestüringsstelsel op door de schakeling bij de aftastinrichtingen 20 en 36 te openen. Een open keten bij de sonde 20 leidt tot een geringe of nulaflezing in de weergeef inrichting 32. Bij alle alarmtoestanden wordt de verwarmingsinrichting 34 uitgeschakeld en wordt de indicator 76 gedoofd.

30 Het doorschieten van de verwarming door de verwarmingsinrichting 34 boven de gewenste temperatuur wordt tot een minimum teruggebracht door de verwarmingsinrichtingopwarmregelaar 80 overeenkomstig de instelling van de temperatuurinstelketen 44, zodat de verwarmingsinrichting 34 een in-uitcyclus zal uitvoeren wanneer de gewenste temperatuur tij-35 dens de opwarmperiode wordt genaderd.

8303735

Claims

1. Verwarmingsbesturingsstelsel gekenmerkt door verwarmingsorganen voor het verwarmen van stromend gas, welke verwarmingsorganen zijn voorzien van een verwarmingsblok, temperatuuraftastorganen, stroomafwaarts ten opzichte van de verwarmingsorganen, voor het aftasten van 5 de temperatuur van het stromend gas en het opwekken van een daarmede gerelateerd aftastsignaal, temperatuursondeorganen voor het aftasten van de temperatuur van het verwarmingsblok en het opwekken van een daarmede gerelateerd sondesignaal, instelorganen voor het kiezen van een gewenste temperatuur voor het stromende gas en het opwekken van een 10 daarmede gerelateerd instelsignaal, besturingsorganen, welke reageren op en zijn verbonden met de temperatuuraf tastorganen, de temperatuursondeorganen en de instelorganen, om de werking van de verwarmingsorganen te besturen en weergeeforganen om de temperatuur van het stromende gas, als afgetast door de temperatuuraftastorganen stroomafwaarts ten 15 opzichte van de verwarmingsorganen weer te geven, waarbij de besturingsorganen een hoge temperatuurgrens en een lage temperatuurgrens bepalen teneinde een toelaatbaar temperatuurgebied te verschaffen, waarbij de besturingsorganen de verwarmingsorganen buiten werking stellen wanneer het aftastsignaal aangeeft, dat de temperatuur van het stromende gas 20 buiten dit toelaatbare temperatuurgebied is gelegen, en de besturingsorganen een bloktemperatuurgrens bepalen en de verwarmingsorganen buiten werking stellen wanneer het sondesignaal aangeeft, dat de temperatuur van het verwarmingsblok deze bloktemperatuurgrens overschrijdt teneinde een weglooptoestand in hoofdzaak te vermijden, en de besturingsorganen 25 het aftastsignaal en het instelsignaal controleren en de verwarmingsorganen op een voorafbepaalde wijze in werking stellen wanneer het aftastsignaal aangeeft, dat de temperatuur van het stromende gas onder de gewenste temperatuur is gelegen.

2. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, met het ken- 30 merk, dat de besturingsorganen zijn voorzien van differentiaalverster-kerorganen voor het ontvangen van het instelsignaal en het aftastsignaal en het in responsie daarop leveren van een foutsignaal. 8305735 -16-

3. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de besturingsorganen voorts zijn voorzien van hellingsorganen voor het opwekken van een hellingssignaal en vergelijkingsorganen voor het ontvangen en vergelijken van het foutsignaal en het hellingssignaal, 5 welke vergelijkingsorganen een verwarmingsinrichting-in-signaal leveren wanneer tussen het foutsignaal en het hellingssignaal een voorafbepaalde relatie aanwezig is.

4. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 3, met het ken-, merk, dat de besturingsorganen het foutsignaal shunten teneinde de 10 verwarmingsorganen buiten werking te stellen.

5. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de besturingsorganen zijn voorzien van lage-temperatuuruit-schakelorganen om een eventuele uitschakeling van de verwarmingsorganen, gebaseerd op de lage-temperatuurgrens tijdens een voorafbepaalde tem- 15 peerperiode te belemmeren.

6. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de lage-temperatuuruitschakelorganen zijn voorzien van tem-peerorganen om de voorafbepaalde tempeerperiode te klokken.

7. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 6, met het ken-20 merk, dat de besturingsorganen verder zijn voorzien van met de hand te bedienen schakelorganen voor het terugstellen van de lage-tempera-tuuruitschakelorganen en de tempeerorganen teneinde de voorafbepaalde tempeerperiode opnieuw in te wijden.

8. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 6, met het ken-25 merk, dat de besturingsorganen voorts zijn voorzien van opwarmorganen om de verwarmingsorganen intermitterend in werking en buiten werking te stellen bij voorafbepaalde opwarmtoestanden teneinde een doorschieten van de gewenste temperatuur in hoofdzaak te vermijden.

9., Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 8, met het ken-30 merk, dat de opwarmorganen reageren op en zijn verbonden met de tem-peratuursondeorganen en de instelorganen.

10. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de opwarmorganen het mogelijk maken, dat de temperatuur van het verwarmingsblok, afgetast door de temperatuursondeorganen, incre-35 mentaal toeneemt door een intermitterend inschakelen van de verwarmingsorganen wanneer de temperatuur van het stromende gas de gewenste temperatuur nadert. 8303735 -17-

11. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de opwarmorganen zijn voorzien van besturingsketenorganen voor het opwekken van een incrementaal toenemend besturingssignaal en versterkerorganen voor het ontvangen van het sondesignaal en de incre- 5 mentaal toenemende stuur spanning en het in responsie daarop opwekken van een inschakel/uitschakel-signaal.

12. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de besturingsorganen voorts zijn voorzien van een aftast-organen voor het 'controleren van de bedrijfstoestand van de tempera- 10 tuuraftastorganen respectievelijk de * temperatuursondeorganen.

13. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verwarmingsorganen bestemd zijn om in warmteoverdrachts-relatie een kolomonderdeel van het type, gebruikt bij een bevochti-gingsstelsel, op te nemen.

14. Verwarmingsstelsel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het kolomonderdeel is verbonden met een vloeistof toe voerbron/ welke toe-voerbron de vloeistof op een regelbare wijze aan het kolomonderdeel toevoert.

- 15. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, gekenmerkt 20 door alarmorganen, welke reageren op en verbonden zijn met de besturingsorganen, teneinde de bedrijfstoestand van het stelsel aan te geven.

16. Verwarmingsbesturingsstelsel volgens conclusie 1, 5, 9 of 15, met het kenmerk, dat de besturingsorganen voorts zijn voorzien van terugstelorganen om de besturingsorganen terug te stellen en opnieuw 25 in werking te stellen waarbij de besturingsorganen de uitschakeling van de verwarmingsorganen voortzetten totdat de terugstelorganen worden bekrachtigd.

17. Stelsel voor het regelbaar verwarmen van een stromend gas, gekenmerkt door een bevochtigingspatroon, organen om een gas door de 30 bevochtigingspatroon te voeren teneinde het stromende gas te verschaffen, verwarmingsorganen om het stromende gas te verwarmen, welke verwarmingsorganen zijn voorzien van een verwarmingsblok, dat bestemd is om de bevochtigingspatroon op te nemen, temperatuuraftastorganen, stroomafwaarts ten opzichte van de verwarmingsorganen, om de tempera-35 tuur van het stromende gas af te tasten en een daarmede gerelateerd aftastsignaal op te wekken, temperatuursondeorganen voor het aftasten 8303735 -18- van de temperatuur van het verwarmingsblok en het opwekken van een daarmede gerelateerd sondesignaal, instelorganen voor het kiezen van de gewenste temperatuur voor het stromende gas en het opwekken van een daaraan gerelateerd instelsignaal, besturingsorganen, welke reageren op 5 en verbonden zijn met de temperatuuraftastorganen, de temperatuur-sondeorganen en de instelorganen, om de werking van de verwarmings-organen te besturen, weergeeforganen om de temperatuur van het stromende gas, als afgetast door de temperatuuraftastorganen, stroomafwaarts ten opzichte van de verwarmingsorganen, weer te geven, en alarm-10 organen, welke reageren op en verbonden zijn met de besturingsorganen, om een reeks bedrijfstoestanden in het stelsel weer te geven, waarbij de besturingsorganen een hoge temperatuurgrens en een lage tempera-tuurgrens bepalen teneinde een toelaatbaar temperatuurgebied te verschaffen, waarbij de besturingsorganen de verwarmingsorganen buiten 15 werking stellen wanneer het aftastsignaal aangeeft, dat de temperatuur van het stromende gas buiten dit toelaatbare temperatuurgebied is gelegen, de besturingsorganen een bloktemperatuurgrens bepalen en de verwarmingsorganen buiten werking stellen wanneer het sondesignaal aangeeft, dat de temperatuur van het verwarmingsblok de bloktempera-20 tuurgrens overschrijdt teneinde een weglooptoestand in hoofdzaak te vermijden, de besturingsorganen het aftastsignaal en het instelsignaal controleren en de verwarmingsorganen op een voorafbepaalde wijze in werking stellen wanneer het aftastsignaal aangeeft, dat de temperatuur van het stromende gas onder de gewenste temperatuur is gelegen.

18. Stelsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de alarm- organen een indicatie verschaffen wanneer de temperatuur van het stromende gas buiten het toelaatbare gebied is gelegen en wanneer de verwarmingsorganen door de besturingsorganen in werking worden gesteld.

19. Stelsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de bestu-30 ringsorganen zijn voorzien van lage-temperatuuruitschakelorganen om een uitschakeling van de verwarmingsorganen te belemmeren wanneer de lage temperatuurgrens tijdens een voorafbepaalde periode, na activering van het stelsel, wordt overschreden.

20. Stelsel volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de bestu-35 ringsorganen voorts zijn voorzien van opwarmorganen, die onder voorafbepaalde omstandigheden werkzaam zijn teneinde de temperatuur van 8303735 -19- het verwarmingsblok incrementaal te verhogen door een intermitterende inschakeling van de verwarmingsorganen wanneer de temperatuur van het stromende gas de gewenste temperatuur nadert.

21. Stelsel volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de bestu-5 ringsorganen zijn voorzien van terugstelorganen om de werking van het stelsel opnieuw in te leiden, waarbij een uitschakeling van de verwarmingsorganen door de besturingsorganen voortduurt totdat de werking van het stelsel via de terugstelorganen opnieuw wordt ingeleid. 1 : 8303735