SU1228854A1 - Дозатор газовых смесей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к медицине- кой технике, в частности к аппаратам ингал ционного наркоза.

Цель изобретени  - повышение точности поддержани  концентращш компонентов смеси при изменении расхода смеси.

На чертеже приведена принципиальна  схема дозатора газовых смесей

Дозатор содержит регул тор 1 давлени , повторитель 2 давлени , дроссели 3 и 4, ручки установки расхода 5 и концентрации 6, пневматический генератор 7 колебаний и соединительные трубопроводы 8-15, Регул тор 1 давлени  и повторитель 2 давлени  могут быть выполнены по любой известной схеме. Дроссель 3 аналогичен по конструкции дросселю 4 и содерзкит два пневматических реле 16 и 17 (18 и 19) и две соединенные с ними емкости 20 и 21 (22 и 23) переменного .объема .

Конструкци  емкостей переменного объема может быть разлшчной, например , в виде.цилиндра 24, разделенного на две равные емкости перегородкой 25, внутри которых расположены поршни 26 и . 27, соединенные общим штоком 28 так, чтобы рассто ние между одноименными торцами поршней было равно рассто нию между перегородкой и торцом цилиндра.

При этом образуютс  емкости 20- 23, соотношение объемов которых может быть представлено .в виде ( +V2,) + (2,+У,з)С, где С - посто нна  величина.

В одном из торцов цилиндра 24 размещен регулируемый упор 29, ограничивающий перемещение штока- с поршн ми в одну сторону, а на конце штока закреплена ручка 6 установки концентрации .

Пневматическое реле 16 аналогично по конструкции пневматическим реле 17-19 и содержит верхнюю рабочую камеру 30 с размещенными в ней заслонкой 31 и пружиной 32, среднюю рабочу камеру 33 и нижнюю рабочую камеру 34 с размещенным в них штоком 35, закре ленным на мембранах 36 и 37, а также верхнюю 38 и нгокнюю 39 управл ющие камеры, разделенные мембраной 40, в которую упираетс  пружина 41.

Верхние рабочие камеры пневматических реле 16 и 17 соединены трубопроводом 11с выходом повторител:  2 давлени , а пневматических реле 18

5

0

5

0

5

(1

S

0

5

и 19 - трубопроводом 10 с выходом регул тора 1 давлени . Средние рабочие камеры 33 реле 16-19 соединены соответственно с емкост ми 20-23 переменного объема трубопроводами 42-45. Нижние рабочие камеры 34 реле 16-19 соединены между собой трубопроводом 14, св занным с выходом дозатора.

Генератор 7 пневматических колебаний содержит два трехмембранных пневматических реле 46 и 47, регулируемое пневматическое сопротивление 48, ем- кос ть 49 посто нного объема и делитель давлени , состо щий из двух последовательно установленных посто нных дросселей 50 и 51.

Пневматическое реле 46 аналогично по конструкции пневмореле 47 и со- держ: т четыре камеры 52 и 55, разделенные трем  мембранами 56-58, жестко св занными штоком 59, торцы которого служат заслонками дл  сопел 60 и 61, Сопла 60 питани  реле 46 и 47 соединены с трубопроводом 8, выходы 62 реле 46 и 47 представл ют собой трубопроводы, соедин ющие сопла 61 с камерами 52„ Выход 62 реле 47 соединен с инверсным выходом генератора 7 колебаний, а выход реле 46 св зан с пр мым выходом генератора колебаний , с камерой 54 реле 47 и с входом регулируемого пневмосогТротивле- ни  48, выход которого через емкость 49 соединен с камерой 54 реле 46. Камеры 53 реле 46 и 47 св заны с полостью между дроссел ми 50 и 51 и дл  создани  подпора в реле 46 и 47,, камеры 55 реле 46 и 47 сообщены с атмосферой. С регулирующим органом пневмосопротивлени  48 св  зана ручка 5 установки расхода 5.

В предлагаемом дозаторе используетс  частотно-объемньй метод формировани  смеси двух,газов5 когда генератор колебаний, управл   св занными с ним реле, попеременно открьшает проход смешиваемых газов через соответствующие пары реле в присоединенные к ним емкости и в следу1ош;ий по- лупериод колебаний пропускает газы из емкостей через нижние рабочие камеры реле в общий выходной трубопровод . При этом концентраци  компонентов в смеси определ етс  соотношением объемов переменных емкостей, а указанные объе1 1Ы однозначно завис т от положений поршней и, следовательно , от положени  ручки установки кон- центр;1ции. Расход смеси зависит от

количества циклов заполнение-опустошение емкостей в единицу времени, т.е. от частоты формируемых генератором колебаний, котора  однозначно св зана с положением ручки установ ки расхода. Поскольку при перемещении ручки установки расхода измен ес  только величина сопротивлени  в генераторе колебаний и, соответствено , частота колебаний, а соотноше- ние объемов переменных емкостей, определ ющее концентрацию, при этом не измен етс , то изменение расхода смеси не оказывает вли ни  на концентрацию компонентов в ней, тем са мым повышаетс  точность поддержани  посто нной концентрации при регулировании расхода.

Перед описанием работы дозатора в целом рассмотрим предварительно работу пневматического генератора колебаний . Поскольку генератор работает в автоколебательном режиме, за исходное состо ние примем такое, при котором на пр мом выходе 12 давление высокое (условна  1), а на инверсном 13 - отсутствует (О) газ А из- за регул тора 1 давлени , поддерживающего на выходе посто нное давление независимо от давлени  на входе подведен по трубопроводу 8 к соплам 60 питани  реле 46 и 47 и к дросселю 50.

При этом шток 59 реле 46 находитс в крайнем нижнем положении, а шток реле 47 - в крайнем верхнем положении .

Газ А из-за дроссел  50 с давле- нием, меньшим, чем в трубопроводе 8, подведен к камерам 53 реле 46 и 47. Давление в емкости 49 и камере 54 реле 46 равно атмосферному. Газ, поступа  через сопло 60 питани  в реле 46 проходит через камеру 52 на выход реле, давление на выходе 62 реле 46 и, соответственно, в камере 54 реле 47 высокое (1), и газ через пневмо сопротивление 48 начинает заполн ть емкость 49 и камеру 54 реле 46, в которой давление постепенно повыша- етс .

Когда давление в камере 54 пре- вьшзает давление подпора в камере 53, .шток 59 реле 46 перемещаетс  в крайнее верхнее положение, закрьшает сопло 60 питани  и открывает сопло 61, через которое и камеру 55 газ с выхода реле 46, а также из емкости 49 и камеры 54 истекает в атмосферу.

Давление на выходе 62 реле 46 и, соответственно , в камере 54 реле 47 падает до атмосферногоS что вызьшает перемещение штока в реле 47 в край- jHee нижнее положение, при этом откры- |ваетс  сопло 60 и закрьшаетс  сопло 61 реле 47, а давление на его выходе возрастает (до величины условной 1).

Состо ние генератора, при котором на выходе 12 присутствует О, а на выходе 13 - 1, сохран етс  до тех пор, пока емкость 49 и камера 54 реле 46 не опорржн етс  до давлени , меньшего , чем давление подпора в камере 53 реле 46. В этот момент происходит обратное переключение реле 46, шток 59 перемещаетс  в крайнее нижнее положение , открывает сопло 60 и закрывает сопло 61. Давление на выходах 12 реле 46 и генератора 7 возрастает до условной что вызьшает переключение реле 47, шток которого перемещаетс  в крайнее верхнее положение , закрьшает сопло 60 и открывает сопло 61 реле 47, сообща  его выход с атмосферой, при этом давление на выходе 13 реле 47 и генератора 7 становитс  равным О. Указанное состо ние соответствует исходному, далее цикл повтор етс .

Врем , в течеш е которого генератор сохран ет одно из рассмотренных состо ний на выходе, определ етс  временем заполнени  и опорожнени  емкости 49 и камеры 54 и зависит от сопротивлени  пневмосопротивлени 

5 KOTOpoBj в свою очередь, зависит .

48

от положени  ручки 5 становки расхода .

Дозатор газовых смесей в целом работает следующим образом.

Газ А, например, кислород, поступает от источника сжатого газа к регул тору 1 давлеьш , с выхода которого под посто нным давлением подводитс  к генератору 7 колебаний по трубопроводу 8, к камере задани  повторител  2 давлени  по трубопроводу 9 и к дросселю 4 по трубопроводу 10. Газ Б, например закись азота, подводитс  от источника сжатого газа к пов-торителю 2 давлени  и с его выхода под давлением, равным давлению за регул тором 1 давлени , по трубопроводу 11 постз пает к дросселю 3.

Генератор 7, работа  в автоколебательном режиме, формирует на своих выходах 12 и 13 управл ющие сигналы

в противофазе, которые подвод тс  в верхние управл ющие камеры 38 пнев- мореле 16-19,

Частота колебаний генератора 7 настраиваетс  в соответствии с тре- расходом смеси по шкале ручки 5 установки расхода с помощью регулируемого пневмосопротивлени  48.

Примем за исходное такое состо - ние дозатора; при котором на выходе 12 генератора колебаний высокое давление (условна  1), а на выходе 13 давление отсутствует (условньй О). Штоки реле 16 и 18 наход тс  в край- нем нижнем положении, камеры 30 и 33 реле 16 и 18 разобщены, а камеру 33 и 34 сообщены через полый шток 35, обеспечива  опорожнение заполненной в предыдущем цикле емкости 20 через реле 16 и емкости 22 через реле 18 в общий трубопровод 14, Штоки реле 17 и 19 наход тс  в крайнем верхнем положении, сообща  камеры 30 и 33 реле 17 и 19 между собой и обеспечн- ва  заполнение емкости 21 из трубопровода 11 газом Б, а емкости 23 из трубопровода 10 газом А. Пусть в течение первой половины периода на вы- ходе 12 генератора колебаний давление равно 1, а на выходе 13 - О, Тогда в течение первой половины периода сохран етс  исходное состо ние элементов дозатора и газы А и Б за- . полн ют ем1 :ости 21 и 23 до давлений, равных давлению за регул тором 1 давлени .

Втора  половина периода начинаетс  с момента переключени  генератора 7 колебаний и исчезновени  давлени  на выходе 12 и одновременного по вх е ни  давлени  на выходе 13 генератора 7 колебанийо При этом происходит переключение пневматических реле 16 19 так, что штоки реле 16 и 18 пере- мещаютс  в крайнее верхнее положение сообщают емкости 20 к 22 через камеры 30 и 33 с трубопроводами 11 и 10 соответственно и происходит заполнение газами указанных емкостей, а штоки реле 17 и 19 перемещаютс  в крайнее нижнее положение., сообщают емкости 21 и 23 через камеры 33 и 34 с выходным трубопроводом 14 и газы

из указанных емкостей вытекают на выход 15 дозатора. Этим заканчиваетс  один период (цикл) подачи отдози- роваиньк порций газовой смеси. Следующий период начинаетс  с момента rto-  влени  давлени  на выходе 12 генератора 7 колебаний и исчезновени  давлени  на выходе 13 и аналогичен описанному,,

Поскольку работа дозатора основана на зе.полнении и опустошении емкостей 20-23 газом, при низких частотах колебаний генератора возможно прохождение пульсаций расхода на выход, дл  предотвращени  чего дроссели 3 и 4 включены в противофазе, обеспечива  близкую к посто нной во времени подачу газа на выход дозатора (при неизменной его настройке).

При необходргмости изменени  расхода подаваемой смеси поворотом ручки 5 установки расхода перенастраиваютс - сопротивление регулируемого пневмосопротивленк  48 и, соответственно , частота колебаний генератора 7, что приводит к изменению числа циклов заполнение - опустошение емкости 20-23 в единицу времени и изменению расхода смеси газов на выходе 15 дозатора. Так как при этом объемы указанных емкостей не измен ютс ,, то концентраци  компонентов смеси сохран етс  неизменной.

В том случае, если необходимо изменить концентрацию компонентов в смеси, перемещением ручки 6 установки концентрации и св занных с ней поршней 26 и 27 измен ютс  объемы емкостей 20-23,, которые св заны . .междз собой обусловленным конструкцией соотношением (V +V,j,) + ( ) С, где С - посто нна  величина. Так, например, если ручка 6 установки концентраций смещаетс  вправо, то объемы 20 и 21 увеличиваютс  на некоторую величину, и точно на такук же величину уменьшаютс  объемы 22 и 23. При этом порци  газа А, подаваема  за период колебаний на выход дозатора, уменьшаетс , а порци  газа Б увеличиваетс , что приводит к уменьшению концентрации газа А в сме.си

6

7 51 50 6 3 1

20 24 26

Редактор О.Бугир

Составитель Ф.Рогожанский

Техред И. Попович Корректор К.Каксимишинец

Заказ 2333/3 Тираж 660Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и окрытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. ДОЗАТОР ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, содержащий регулятор давления, соединенный с источником одного из смешиваемых газов, повторитель давления, соединенный с источником второго смешиваемого газа, и два дросселя, пневматически соединенных с регулятором и повторителем давления, о т л.ичающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания концентрации компонентов смеси при изменении расхода, он снабжен генератором пневматических колебаний^ установленным между регулятором давления и дросселями, а каждый дроссель выполнен в виде двух пневматических реле с тремя рабочими и двумя управляющими камерами и двух емкостей переменного объема, причем верхняя управляющая камера первого реле каждого дросселя соединена с прямым, а верхняя управляющая камера второго реле каждого дросселя - с инверсным выходами генератора пневматических колебаний, все нижние управляющие камеры первого и второго реле сообщаются с атмосферой, верхние рабочие камеры первого дросселя соединены с выходом, регулятора давления, а второго дросселя - с выходом повторителя давления, нижние рабочие камеры этих реле соединены параллельно с общим выходным пневмопроводом, а средние рабочие камеры всех реле t соединены с емкостями переменного объема, причем объемы емкостей, соединенные с реле первого дросселя, одинаковы и переменные объемы емкостей, соединенные с реле второго дросселя, одинаковы.

   , SU 1228854

   1 1228854 *