WO2018033225A1 - Pneumatic control device - Google Patents

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WO2018033225A1
WO2018033225A1 PCT/EP2017/000230 EP2017000230W WO2018033225A1 WO 2018033225 A1 WO2018033225 A1 WO 2018033225A1 EP 2017000230 W EP2017000230 W EP 2017000230W WO 2018033225 A1 WO2018033225 A1 WO 2018033225A1
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WO
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pressure chamber
opening
pressure
control
control device
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/000230
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German (de)
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Inventor
Hans-Ullrich Hansmann
Karsten Hiltawsky
Original Assignee
Drägerwerk AG & Co. KGaA
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047Pumps having electric drive
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201Controlled valves
    • A61M16/206Capsule valves, e.g. mushroom, membrane valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1037Flap valves
    • F04B53/1047Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements
    • F04B53/106Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane
    • F04B53/1062Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane fixed at two or more points at its periphery
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/17Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0404Frequency of the electric current

Definitions

  • the invention relates to a pneumatic control device comprising a control pressure chamber having a first diaphragm member forming at least a portion of a wall of the control ⁇ pressure chamber, one with the control pressure chamber fluidkommu- nizierend associated pumping device for generating a STEU ⁇ er horrs in the control pressure chamber, a first pressure chamber comprising a first opening, having a fluid-communicatively connected with the first opening first connection line element and one end connected to the first membrane element closing element for opening and closing the first opening, wherein the closure element is controlled by the first diaphragm member by means of the control pressure.
  • Fast drives for pneumatic components are needed to quickly control fluid flows.
  • the control can be done for example by means of a valve, a pressure resistor or by means of another pneumatic component.
  • a fast control of these pneumatic components has previously been effected by means of electric drives or by means of slow pumps in combination with pressure tanks, which have a fast relief valve.
  • a pneumatic switching element which may be, for example, a valve plate, a crater or a cone. If the pneumatic system has a large cross section,
  • pneumati ⁇ shear diaphragm or piston pumps with up to 100 Hz are used.
  • a pressure tank is first pressurized with the diaphragm or piston pump.
  • the pressure tank is connected to the control element via a line.
  • the pressure in the system can be modulated.
  • the pneumatic control element can be controlled by means of the modulated pressure surges.
  • the pressure surge can be delivered flat on the control.
  • the large compliance which is defined as the ratio of the total volume to the changed volume at the control element.
  • the object of the invention is therefore to provide a device which is simple in construction and allows rapid control of pneumatic control elements.
  • a pneumatic control device comprising a control pressure chamber having a first membrane element which forms at least part of a wall of the control pressure chamber, a fluidkommuniplasticd connected to the control pressure chamber pump device for generating a control pressure in the control ⁇ pressure chamber, a first pressure chamber comprising a first opening, a fluidkommuniplasticd with the first opening ver ⁇ bundenes first connection line element and one end connected to the ers ⁇ th membrane element shutter member for opening and comprises closing the first opening, the closing element is controlled Ver on the first diaphragm member by means of the STEU ⁇ erdrucks, the invention provides that the pumping device has a high-frequency pump having a pumping frequency of at least 600 Hz.
  • the invention has recognized that when using pumping devices that operate at a frequency above 600 Hz, pneumatic control devices can be controlled very quickly.
  • the pump frequency of the high-frequency pumps may preferably be at least 1000 Hz, more preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 10000 Hz, more preferably at least 15000 Hz, more preferably at least 20000 Hz, more preferably at least 22000 Hz.
  • the pneumatic control device controls a fluid flow by means of the control pressure, which presses the closure element via the first membrane element either on the first opening and then closes or pull away from the first opening and the first opening opens.
  • a fluid flow can thus flow between the first pressure chamber through the first opening into the first connection line element.
  • the first opening is arranged between the closure element and the first connection line element. The closure element thus does not block the connection between the first opening and the connection line element.
  • High-frequency pumps can continue to be built very small, so they move only a small volume by means of a pump surge.
  • the pressure tank which is required in conventional pump devices known from the prior art, can be dispensed with. This reduces the compliance of the system.
  • the entire system can thus be much simpler, smaller and lighter designed ⁇ than the previously.
  • the high frequency pump Since the total volume of the pumping device is much smaller than in the prior art, the high frequency pump has a low compliance. Furthermore, the pumping frequencies of the high-frequency pumps are at least 600 Hz outside the system frequencies, which are between 0.1 Hz and 500 Hz. This will not amplify vibrations based on system frequencies.
  • Another advantage is that the pneumatic control device has a low energy consumption, since only small volumes are moved with the high-frequency pump.
  • the high frequency pump is designed as a piezo pump.
  • Piezo pumps have the advantage that they are very small and can be operated with low energy consumption. Furthermore, piezo pumps are able to achieve very high pumping frequencies in the range of several kilohertz. In particular, piezo pumps can be operated with frequencies outside the hearing threshold, so that the operation of the pneumatic control device for people is not audible.
  • the high-frequency pump is designed as a two-way pump.
  • the flow of the fluid to be pumped can be in two directions. On the one hand in the pumping direction and on the other in the opposite direction.
  • the flow direction in the high-frequency pump designed as a two-way pump is determined only by the strength of the pumping process. Are the pressure conditions on the two-way pump such that the pressure caused by the pump in the pumping direction is less than that Pressure of the fluid against the pumping direction, the fluid flows against the pumping direction through the two-way pump. If the pressure in the pumping direction is greater than the external pressure conditions, a flow in the pumping direction is effected.
  • a two-way pump is that no valve is ⁇ Untitled Benö to change the pressure in the control pressure chamber to advantage. It is sufficient to control the two-way pump so that the fluid flows either into the control pressure chamber or out of the control pressure chamber.
  • the first membrane element is formed integrally with the closure element.
  • the first membrane element in this case comprises the closure element.
  • the first opening is thus closed by means of the first membrane element.
  • the first membrane element superimposed on the first opening, so that the entire cross-sectional area of the first opening is covered gas-tight by the membrane element.
  • the control pressure in the control pressure chamber is configured such that the first membrane element is pulled away from the first opening, the first opening is opened by the withdrawal of the first membrane element and the closure element integrally formed therewith by the control pressure.
  • the first membrane element is connected in an alternative embodiment via a connecting element with the closure element.
  • the connecting element may be formed, for example, as a rod which is connected at one end to the first membrane element. The other end of the rod is then connected to the closure element. A movement of the first membrane element becomes in this case transmitted via the connecting element to the closure element.
  • the connecting element forces can be transmitted over long distances from the first membrane element to the closure element.
  • the control pressure chamber and the first membrane element can therefore be arranged at any point in the pneumatic control device. This increases the flexibility of the structure and favors the arrangement of the high-frequency pump on the pneumatic control device.
  • the pumping device pumps from the environment into the control pressure chamber.
  • the pumping device generates a higher pressure in the control pressure chamber than in the environment when it is pumping.
  • the goal in this case is to generate a higher pressure in relation to the first membrane element within the control pressure chamber than outside the control pressure chamber. If an increase in pressure takes place in the control pressure chamber and no pressure change takes place in the remainder of the pneumatic control device, the first membrane element which forms at least part of a wall of the control pressure chamber is pressed out of the control pressure chamber.
  • the pumping device may advantageously pump from the control pressure chamber into the environment.
  • the pressure in the control pressure chamber is reduced relative to the environment.
  • the first diaphragm element is pulled into the control pressure chamber by reducing the pressure in the control pressure chamber.
  • the first membrane element is pressed by the external pressure, which is then greater than the pressure within the control pressure chamber, in the control pressure chamber.
  • a second pressure chamber is advantageously arranged, wherein a second membrane element, which is connected to the closure element forms a common wall between the first pressure chamber and the second pressure chamber, wherein the first membrane element delimits the control pressure chamber to the environment.
  • the opening state of the closure element is defined in this case, first, by the pressure difference between the first pressure chamber and the second pressure chamber, which acts on the second membrane element.
  • the opening state of the closure element can be further changed by the control pressure.
  • the closure element can be moved by means of the first membrane element and thus the opening state of the closure element can be changed.
  • the first connection line element has a restriction element and is connected in a fluid-communicating manner via a branch line to the second pressure chamber.
  • the restriction element is arranged between the branch line and the first connection line element ' .
  • the restriction element effects a pressure separation between the first connection line element and the branch line. Without the restriction element, a pressure equalization would take place due to the branch line between the first pressure chamber and the second pressure chamber when the closure element is in the open state, since the first connection line element is connected in a fluid-communicating manner with the first pressure chamber via the first opening.
  • the restriction member causes a pressure difference to arise between the first pressure chamber and the second pressure chamber when a fluid flows through the first lead member. When a fluid flows from the first connection line element into the first pressure chamber, the fluid flow at the restriction member stowed. On the side of the restriction member facing the first pressure chamber, the pressure is then lower than on the side of the restriction member facing away from the first pressure chamber.
  • the first pressure chamber alternatively or additionally has a second opening with a second connection line element, wherein the second connection line element has a restriction element and is connected in fluid communication with the second pressure chamber via a branch line.
  • the restriction element is arranged between the branch line and the second connection line element.
  • the restriction element in this case causes a pressure drop between the branch line and the second connection line element. With existing fluid flow, there is thus a pressure difference between the first pressure chamber and the second pressure chamber.
  • a "default" pressure state can be established in the first pressure chamber of the second pressure chamber, if there is a fluid flow Opening is always open.
  • a second closure element may be provided. Through the second opening so that a fluid can freely in the first pressure chamber into or flow out of the first pressure chamber also when no Verschlus ⁇ selement is present at the second opening.
  • a branch line can connect the first opening in fluid communication with the control pressure chamber via the first connection line element, the pump device pumping from the branch line into the control pressure chamber.
  • open first opening can thus take place via the branch line pressure equalization between the first pressure chamber and the control pressure chamber. If the pumping device pumps from the branch line into the control pressure chamber, the pressure in the control pressure chamber is increased, so that the first membrane element is pushed out of the control pressure chamber.
  • the state of the closure element is changed, wherein the first opening is closed by the closure element. In this way, the state of the closure element and thus the opening state of the first opening of the pneumatic control device can be controlled as a function of the pressure in the first connection line element.
  • a branch line can advantageously connect the first pressure chamber in fluid communication with the control pressure chamber, the pump device pumping from the control pressure chamber into the branch line.
  • a pressure equalization between the first pressure chamber and the control pressure chamber takes place when the pumping device is not pumping. If the pumping device pumps from the control pressure chamber into the branch line, the pressure in the control pressure chamber is reduced, so that the first membrane element is pressed into the control pressure chamber. As a result, the opening state of the closure element is changed. The opening state of the closure element can thus be controlled as a function of the pressure in the first pressure chamber.
  • the deflection of the first diaphragm element is defined based on the relationship between the force of the control pressure and the force of the spring element. Since the deflection of the spring element from the deflection of the first membrane member from ⁇ depends, the opening state of the shutter element in function of the deflection of the f th membrane element can be controlled by the control pressure.
  • the invention relates to an inhalation valve comprising a pneu matic control device according to the foregoing descrip tion.
  • the invention relates to an exhalation valve comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
  • the invention further relates to a proportional valve comprising a pneumatic control device according to the foregoing description.
  • the invention further relates to a pressure resistor comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
  • the invention further relates to a pressure reducer comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
  • the invention further relates to a respiratory device comprising a patient interface, an inhalation valve according to the preceding description, which is connected in fluid communication with the ventilator and the patient interface, an exhalation valve according to the preceding description, as connected in fluid communication with the patient interface , wherein a pressure sensor at the patient interface is attached ⁇ belongs, transmitted to the pressure state signals to a control unit, wherein the control unit controls the exhalation valve steu ⁇ ert.
  • the ventilator comprises an anesthesia ⁇ unit which is connected in fluid communication with the inhalation valve.
  • the invention relates to a blower filter device comprising a blower unit having a Ansaugöff and a blowout, a filter unit, which is fluid communicating with the suction port and a user interface parts with an inhalation port, which is connected in fluid communication with the blowout comprises, wherein the blower filter device between the suction and exhalation has a pneumatic ⁇ cal control device according to the foregoing description of the invention.
  • the invention further relates to a gas mixing device comprising at least two mixed gas sources, a mixed with the mixing ⁇ gas sources fluidly communicating mixed gas line where ⁇ between at least one mixed gas source and the mixed gas line, a proportional valve according to the foregoing description of the subject invention fluidkommuniweld connected.
  • Figure 1 is a schematic representation of a pneumatic control device
  • Figure 2a-d is a schematic sectional view of a pneumatic control device in the overpressure mode; a schematic sectional view of two-way high-frequency pump; a schematic sectional view of a pneumatic control device in the vacuum mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device in the back pressure mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device in pre-printing mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device with connecting element; a schematic sectional view of a pneumatic control device with spring element; a schematic sectional view of a pneumatic control device with spring element and flapper valve; a schematic sectional view of a pneumatic control device with a plurality of chambers in pre-printing mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device with a plurality of chambers in the back pressure mode; schematic sectional views of various embodiments of the closure member and the first opening; schematic representations of a blower filter device with user interface; a schematic representation of a ventilator with patient interface; Figure 15a
  • Figure 16a, b are schematic representations of a gas mixing device.
  • the pneumatic control device 1 comprises a housing 11, a pump device 4, a first connecting line element 60 and a second connecting line element 80.
  • the pumping device 4 sucks in air from the environment and pumps it into the pneumatic control device 1.
  • the pumped by the pumping device 4 in the pneumatic control device 1 volume can be discharged by means of a relief valve 49 from the pneumatic control device 1.
  • the pneumatic control device 1 has as a pumping device 4, a high-frequency pump, which operates at a pumping frequency of at least 600 Hz.
  • a pumping device 4 a high-frequency pump, which operates at a pumping frequency of at least 600 Hz.
  • the pumping volume of the pumping device 4 can be very small, so that the compliance of the entire system is also small. It is therefore not required a high pass in the form of a pressure tank, the
  • Balances pump frequencies which are located at the system frequencies between 0.1 Hz and 500 Hz.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a pneumatic control device 1, which has a two-way high-frequency pump 40 in the pump device 4 instead of a relief valve 49.
  • a two-way high-frequency pump 40 has, according to FIG. 3, a first two-way passage opening 53 and a second two-way passage opening 53.
  • Path passage opening 54 which are connected by a two-way channel 52.
  • a pump opening 51 is further arranged, which connects the two-way channel 52 with a pump chamber 58.
  • a pump membrane element 63 is arranged, which oscillates at a high frequency and generates pump surges by the change in volume of the pump chamber 58. The surge pulses may act through the pump port 51 into the two-way channel 52 and cause flow through the second two-way port 54.
  • a high frequency pump may be provided in combination with a relief valve 49 which equalizes the pressure between the communication chamber 13 and the control pressure chamber 2 when the high frequency pump is off.
  • the pumping device 4 may include more than a two-way high-frequency pump 40.
  • the two-way high-frequency pumps 40 can be designed as a stack of series-connected two-way high-frequency pumps 40.
  • the first two-way high-frequency pump 40 of the stack pumps from the environment into the first two-way passage opening 53 of the second two-way high-frequency pump 40.
  • the second two-way high-frequency pump 40 pumps into the first two-way passage opening 53 of the third two-way high-frequency pump 40.
  • the last two-way high-frequency pump 40 then pumps into the control pressure chamber 2.
  • the pump pressures of several two-way high-frequency pumps ' 40 can be summarized.
  • a plurality of parallel-connected two-way high-frequency pumps 40 may be present in the pumping device 4. In this way, higher pressures can be achieved by the high-frequency pumps 40 connected in parallel than with a two-way high-frequency pump 40.
  • the flow through the pumping port 51, which is directed out of the pumping chamber 58, is further directed to the second two-way passage opening 54. That is, a pumping ⁇ shock, which is generated by a reduction of the volume of Pumpenkam ⁇ mer 58, is directed through the pump opening directly on the second two-way port.
  • the flow between the pumping port 51 and the second two-way passage opening 54 entrains the fluid in the two-way passage 52, so that a flow from the first two-way passage opening 53 to the second two-way passage opening 54 is produced.
  • the volume of the pumping chamber 58 increases, the fluid from the two-way passage 52 is drawn into the pumping chamber 58 through the pumping port 51. In this case, air is drawn into the pump chamber 52 from the two-way passage 52.
  • the pump opening 51 is arranged so far away from the second two-way passage opening 54 that only a small proportion of fluid through the second two-way passage opening 54 into the two-way passage 52 through the pump opening 51 into the pump chamber 58 flows.
  • the greater part of the fluid is drawn from the first two-way passage 53 through the two-way passage 52 and the pump port 51 into the pump chamber 58.
  • FIG. 2 a the two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into a control pressure chamber 2.
  • the arrow with the reference numeral 41 indicates the control flow direction with which a fluid flow from the pump device 4 is represented.
  • the pressure in the control pressure chamber 2 is thus increased by means of the pump device 4.
  • a first membrane element 3 forms a wall of the control pressure chamber 2.
  • the first membrane element 3 is further connected to a closing element 7 Ver.
  • the closure element 7 is designed to close or open a first opening 6 of a first pressure chamber 5.
  • the first opening 6 may have a diameter of 1 mm to 10 mm. The chosen one
  • Diameter of the first opening 6 depends on the form with which the pneumatic control device 1 operates.
  • the first membrane element 3 is pushed out of the control pressure chamber 2, i. that the first membrane element 3 is deflected thereby, by the surface of the first membrane element 3 bulges out or
  • the closure element 7 is pressed onto the first opening 6 and closes the first opening 6.
  • a pressure source is connected to the first connecting line element 60. This is represented by the arrow 9, which marks the pump flow direction.
  • the pressure generated by the pressure source at the first opening 6 is not sufficient to compensate for the pressure in the control pressure chamber 2, which is generated by the pumping device 4. Therefore, the closure member 7 closes the first opening 6 until the
  • Pumping device 4 generates a control pressure in the control pressure chamber 2, whose force on the first membrane element 3 is smaller is the force generated by the pressure source on the first membrane element 3.
  • the first pressure chamber 5 further has a second opening 8 which is connected to a second connecting line element 80 verbun ⁇ .
  • the second connection line element 80 may be connected to other pneumatic components or provide an outlet to the environment.
  • FIG. 2 b shows the exemplary embodiment from FIG. 2 a, with the two-way high-frequency pump 40 being switched off. That is, the two-way high frequency pump 40 forms an open fluid communicating connection between the control pressure chamber 2 and the environment. That is, between the control pressure chamber 2 and the environment, a pressure equalization takes place, so that in the control pressure chamber 2 ambient pressure prevails.
  • the pressure in the first connecting line element 60 is now greater than the pressure in the control pressure chamber 2, which acts on the membrane element 7. Therefore, the membrane element 3 is pressed with the Ver ⁇ closing element 7 in the control pressure chamber 2, so that the closure element 7, the first opening 6 opens.
  • first opening 6 and the second opening 8 are connected to each other in a fluid-communicating manner via the first pressure chamber 5, so that a fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8.
  • the pneumatic control device 1 is now open
  • the pneumatic control device 1 is identical to the exemplary embodiment in FIG. 2a. Only the pressure source is in this case on the second connection line element 80 fluidly communicating connected. This is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
  • Figure 2d shows the opened state of the pneumatic STEU ⁇ ervoruze 1, in which the two-way radio frequency pump is off 40th
  • the closure element 7 is ' in the open state, so that the first opening 6 is opened.
  • Pressure chamber 5 to flow to the first opening 6.
  • the pneumatic control device 1 according to FIGS. 2 a - d can be designed as a proportional valve 100.
  • the distance between the closure member 7 and the first opening 6 can be controlled. At small distances, only a small flow of fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8. At a large distance, i. at a small control pressure, a large fluid flow can flow between the first opening 6 and the second opening 8.
  • the proportional valve 100 the pressure resistance at the first opening 6 is kept constant.
  • Figure 4a shows a pneumatic control device 1 with a housing 11 in which a control pressure chamber 2 is arranged.
  • a wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3, which is connected to a closure element 7.
  • a first membrane element 3 which is connected to a closure element 7.
  • Pump device 40 is arranged, which can establish a negative pressure in the control pressure chamber 2.
  • the pump device 40 comprises a two-way high-frequency pump 40, which sucks in fluid from the control pressure chamber 2 and pumps it into the environment.
  • the pneumatic control device 1 has a first pressure chamber 5 with a first opening 6. The first opening 6 can be closed by the closure element 7.
  • a first connection line element 60 is arranged at the First port 6, which is arranged.
  • a vacuum source is connected in a fluid-communicating manner to the first connecting line element 60. This is represented by the arrow 9 indicating the pump flow direction.
  • a negative pressure prevails at the first opening 6 relative to the control pressure chamber 2. Therefore, when the pumping device 4 is switched off, the closure element 7 is pressed onto the first opening 6.
  • the embodiment of Figures 4a and 4b can be used as a pressure resistor 101.
  • the distance between the closure element 7 and the first opening 6 can be controlled via the size of the negative pressure in the control pressure chamber 2. be. Depending on the size of this distance, a larger o of the smaller fluid flow from the second opening 8 to the ers th opening 6 to flow.
  • Druckwiderstan 101 is regulated to a constant flow resistance. This flow resistance adjusts itself between the first opening 6 and the closure element 7.
  • Figure 5 shows an embodiment of the pneumatic control ⁇ device 1, which is controlled as a function of the back pressure.
  • the back pressure is defined as the pressure which is established in the fluid flowing out of the pneumatic control device 1.
  • the pre-pressure is defined as the pressure which is established when flowing into the pneumatic control device 1. If, as shown in Figure 5a shown with open closure element 7, the fluid flows from the second opening 8 to the first opening 6, prevails at the second opening 8 and the voltage associated with the second Publ 8 first pressure chamber 5 of the pre-pressure state. At the first opening 6 and the associated first connection line element 60, the backpressure prevails.
  • the embodiment according to FIG. 5a initially comprises the same elements as the embodiment according to FIG. 2a. Next, a pressure source to the second Anschluß effetsele element 80 is connected.
  • the embodiment according to FIG. 5 a comprises a connecting chamber 13, from which the pump device 4 takes a fluid during a pumping operation and pumps it into the control pressure chamber 2.
  • the pumping device 4 thus pumps from the connecting chamber 13 in the control pressure chamber.
  • the connection chamber 13 is connected via a connection opening 14 to a branch line element 12, which has a fluid-communicating connection to the first connection line element 60.
  • the branch line element 12 pressure equalization between the first connection line element 60 or the first opening 6 and the connection chamber 13 can thus take place. In the connecting chamber 13 thus prevails the back pressure.
  • FIG. 5b shows an embodiment which comprises the same elements as the embodiment according to FIG. 5a.
  • a vacuum source is connected to the first connecting line element 60.
  • no pressure source is connected.
  • a negative pressure relative to the first pressure chamber 5 is produced in the first connection line element 60 and thus at the first opening 6.
  • the first connecting line element 60 is connected to the connecting chamber 13 via the branch line element 12 a pressure equalization between the control pressure chamber 2 and the first connecting line element 60 occurs when the pumping device is switched off, ie when the two-way high-frequency pump 40 is switched off the branch line 12 made a negative pressure by means of the vacuum source. Since a higher pressure prevails in the first pressure chamber 5 than in the control pressure chamber, then the first membrane element 3 with the closure element 7 is pressed into the control pressure chamber 2. Thus, the first opening 6 is opened. It may then flow from the second opening 8, a fluid to the first opening 6. The closure element 7 is in the opening state.
  • FIGS. 5a and 5b thus show an underpressure-controlled pressure resistor 102.
  • the two-way high-frequency pump 40 can pump only a certain volume in the control pressure chamber 2. If there is a slight underpressure, the control pressure in the control pressure chamber 2 will also be lower than if a higher back pressure prevailed. With a lower back pressure so that the distance between the closure member 7 and the first opening 6 is increased because the first membrane element 3 is pushed deeper into the control pressure chamber 2 by the lower control pressure 2, resulting from the lower back pressure than at a higher pressure.
  • the embodiment according to FIG. 6a comprises a pneumatic control device 1 with a housing 11, in which a control pressure chamber 2 and a first pressure chamber 5 are provided.
  • a wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3, which in this embodiment is at the same time a wall of the first pressure chamber 5.
  • a closure element 7 is connected to the first membrane element 3.
  • the closure element 7 is designed to open and close a first opening 6 of the first pressure chamber 5.
  • a first connecting line element 60 is further connected in a manner that communicates in a fluid-communicating manner.
  • the connection line element 60 further pneumatic components can be connected.
  • the pneumatic control device 1 comprises a pump device 4, which has a two-way high-frequency pump 40.
  • the two-way high-frequency pump 40 pumps from the control pressure chamber 2 into a connection chamber 13.
  • the connection chamber 13 is connected to a second connection line element 80 by means of a branch line element 12, which is connected via a connection opening 14 to a connection chamber 13 second connection line element 80 is connected in fluid communication with a second opening 8 of the first pressure chamber 5.
  • a pressure compensation Between The first pressure chamber 5 and the control pressure chamber 2 can take place there ⁇ with a switched off two-way high-frequency pump 40, a pressure compensation.
  • a pressure source is connected to the second connecting line element 80, as shown by the arrow 9, which indicates the pump flow direction.
  • the two-way high-frequency pump 40 is switched off, the same pressure arises in the first pressure chamber 5 and in the control pressure chamber 2. This pressure is greater than the pressure at the first opening 6 and the first connection line element 60. Therefore, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2 in the region of the first opening 6 and thus the closure element 7 is pressed onto the first opening 6. Thus, the closure element 7 in the closed state and closes the first opening. 6
  • the embodiment according to FIG. 6b has the same elements as the embodiment according to FIG. 6a.
  • no pressure source is provided on the second connecting line element 80.
  • a negative pressure source is provided on the first connection line element 60, as represented by the arrow 9 indicating the pump flow direction.
  • a pressure equalization between the control pressure chamber 2 and the first pressure chamber 5 is therefore not anymore. Due to the reduction of the pressure in the control pressure chamber 2, the first membrane element 3 is pressed into the control pressure chamber 2 due to the pressure in the first pressure chamber 5. Thus, the closure element 7 is moved away from the ers ⁇ th opening 6. The first opening 6 is thus geöff ⁇ net. The closure element 7 is in the opening state.
  • the embodiment according to FIGS. 6a and 6b are controlled as a function of the admission pressure.
  • a change in the form causes a change in the control pressure in the control pressure chamber 2, since the two-way high-frequency pump 40 must pump at a low pressure against a low pressure in the connecting chamber 13 and pump at a high pressure against a high pressure in the connecting chamber 13 got to.
  • At high inlet pressure therefore is at the same Pumpfre acid sequence, a higher pressure as a rule at a low inlet pressure in the control pressure chamber. 2
  • the distance between the closure element 7 and the first opening 6 will therefore be changed only insignificantly with a change in the form, since at the same time an increase in the admission pressure an increase in the control pressure takes place.
  • a reduction of the control pressure in the control pressure chamber 2 will take place.
  • the embodiment according to FIG. 6 a and FIG. 6 b can thus represent a pre-pressure-regulated pressure resistor 103.
  • Figure 7 shows a further embodiment of the invention, wherein the pneumatic control device 1 comprises a housing 11 in which a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Further, a pump device 4 is arranged at the control pressure chamber 2, which has a two-way high-frequency pump 40. The pumping device 4 pumps from the environment into the control pressure chamber 2. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a first pressure chamber 5, which has a first opening 6. The first opening 6 can be opened and closed by a closure element 7. The closure element 7 is connected to a connecting element 15. The connecting element 15 connects the closure element 7 with the first Membranele ⁇ ment 3.
  • the closure element 15 is formed in this embodiment as a piston which is fixed with an end piece to the closure member 7 and spaced from the ⁇ sem end connected to the membrane element 3 ,
  • the opposite end of the piston may be connected to the first membrane element 3 or a portion of the piston, which is spaced from this opposite end of the piston.
  • the connecting element 15 is guided in a guide element 17, so that a movement of the first Memb ⁇ ranimplantations 3 causes a guided movement of the connecting element 15.
  • the connecting element 15 can be guided by a plurality of guide elements 17 in order to provide a more stable guidance of the connecting element 15.
  • the pneumatic control device 1 further has a second pressure chamber 19.
  • a wall of the second pressure chamber 19 is formed by the first membrane element 3.
  • the second pressure chamber 19 and the control pressure chamber 2 are arranged on different sides of the first membrane element 3 and are gas-tightly separated from each other within the housing 11.
  • the second pressure chamber 19 is connected in fluid communication with the first opening 6.
  • the second pressure chamber 19 comprises a leakage opening 16, 19 avoided at too high pressures in the second pressure chamber overpressure conditions that can lead to damage of the second pressure chamber 19 or the first membrane element 3.
  • the leakage opening 16 has the smallest possible diameter. This diameter is between 0.5 mm to 3 mm. In the present embodiment, the diameter is 2 mm.
  • the pneumatic control device 1 further comprises a first connection line element 60, which is connected in fluid communication with the first opening 6.
  • the connection line element 60 is arranged at a third opening 23 of the second pressure chamber 19.
  • the fluid-communicating connection with the first opening 6 is formed by the second pressure chamber 19 and the third opening 23.
  • the first pressure chamber 5 comprises a second opening 8, which is connected in fluid communication with a second connection line element 80.
  • a pressure source which is represented by the arrow 9, which represents the pump flow direction, is connected to the second connecting line element 80.
  • the pressure source produces an overpressure in the first pressure chamber 5.
  • the connecting element 15 By means of the connecting element 15, the movement of the first membrane element 3 is transmitted to the closure element 7.
  • the closure element 7 is thereby moved away from the first opening 6 and opens the first opening 6.
  • a fluid can flow to the first opening 6 through the second opening 8.
  • the fluid flows through the second pressure chamber 19 to the third opening 23.
  • the fluid is additionally discharged via the leakage opening 16 into the environment.
  • most of the fluid flows out of the second pressure chamber 19 through the third port 23.
  • the arrangement according to FIG. 7 can be designed as a proportional valve or pressure reducer 104.
  • a simple modulation of ventilation pressures on a ventilator can be made.
  • the second opening 8 is constructed as small as possible.
  • the pressure drop at the pneumatic control device 1 in this embodiment should be at most 350 mbar at 100 rpm.
  • FIG. 8 shows a further embodiment.
  • the pneumatic control device 1 comprises a housing 11, in which a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a pump device 4, which is a two-way high-frequency pump 40 has. The two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
  • the pneumatic control device 1 comprises a first pressure chamber 5 which has a first opening 6 and a second opening 8.
  • the first opening 6 can be opened by a Verschlus ⁇ selement 7 and sealed.
  • the closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15. The connecting element 15 thereby extends through the control pressure chamber 2.
  • connecting element 15 is guided by guide elements 17.
  • the connecting element 15 can therefore be moved only in the guided by the guide elements 17 movement.
  • the guide takes place in such a way that the closure element 7 can be moved away from the first opening 6 or towards the first opening 6.
  • a holding piece 24 is provided, that the closure element 7 is centered on the first opening 6.
  • the holding piece 24 is used to separate the first pressure chamber 5 from the control pressure chamber 2 within the housing 11 gas-tight.
  • the first membrane element 3 and the retaining piece 24 is thus formed by the first membrane element 3 and the retaining piece 24 in conjunction with the closure element 7.
  • the first membrane element 3 is further connected to a spring element 18.
  • the spring element 18 is arranged outside the control pressure chamber 2 and is supported in the exemplary embodiment according to FIG. 8 on a wall of the housing 11.
  • the force of the spring element 18 is directed so that it can move the connecting element 15 along the guide elements 17 via the membrane element 3.
  • a connecting line element 60 is connected in a fluid-communicating manner with the first opening 6.
  • a leakage opening 16 is connected in fluid communication with the first opening 6 and the first connection line element 60.
  • the leak ⁇ opening 16 serves to secure against a non-tightly closing closure element 7.
  • a pressure source is connected to the second connecting line element 80 in the exemplary embodiment according to FIG. 8, as shown by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
  • the closure element 7 is in the closed state and closes the first opening 6.
  • the closure element 7 is thereby pressed by the spring element 18 onto the first opening 6 via the connecting element 15 and the first membrane element 3.
  • the pressure in the control pressure chamber 2 increases.
  • the pressure in the control pressure chamber 2 exerts a force on the first membrane element 3, which counteracts the force of the spring element 18.
  • the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2, wherein the spring element 18 is tensioned. Due to the movement of the first membrane element 3, the closure element 7 is lifted off the first opening 6 via the connecting element 15, so that the first opening 6 is opened. It is now possible for a fluid to flow from the second opening 8 through the first opening 6 and through the first connecting line. element 60 flow. If the pressure after the first opening 6 should be too large, the pressure is reduced via the leakage opening 16.
  • the distance of the closure element 7 from the first opening 6 can be controlled by the pumping intensity of the two-way high-frequency pump 40. The more strongly the two-way high-frequency pump 40 pumps, the further the closure element 7 can be lifted off the first opening 6. Accordingly, more fluid can flow through the first opening 6. In this way, a proportional valve 105 can be constructed.
  • the pneumatic control device 1 comprises a housing 11 with a control pressure chamber 2. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Next, a pump device 4 with a two-way high ⁇ frequency pump 40 is present at the pneumatic control ⁇ device. The pumping device 4 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
  • the pneumatic control device 1 further has a first pressure chamber 5.
  • One wall of the first pressure chamber 5 is formed as at ⁇ by the first diaphragm member. 3
  • the first pressure chamber 5 has a first opening 6.
  • the first opening 6 can be closed by a closure element 7.
  • the closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15.
  • the closure element 7 is pushed laterally onto the first opening 6 in order to open or close the first opening 6.
  • a movement of the first membrane element 3 is transmitted via the connecting element 15 to the closure element 7.
  • an end portion of the connecting member 15 with the ers ⁇ th membrane element 3 is connected.
  • the other end of the Ver ⁇ binding element 15 is connected to a spring element 18 which is supported on a wall of the housing 11.
  • the connecting piece 15 is guided via guide elements 17.
  • the guide of the connecting element 15 is such that the shutter member 7 ⁇ can be pushed laterally from the first opening 6 away. That is, the connecting element 15 extends through the first pressure chamber 5.
  • the connecting element 15 6 ⁇ tet is rich in a plane parallel to the plane of the first opening.
  • the spring element 18 pushes the closure element 7 away from the first opening 6.
  • the first opening 6 is then opened.
  • the pressure is increased by means of the pumping device 4, the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 isreadge ⁇ suppressed.
  • the first diaphragm member 3 presses the Federele ⁇ element 18 together.
  • the closure element 7 shifts so over the connection with the connecting element 15 that it is pushed over the first opening 6.
  • the first opening 6 is thereby closed.
  • the first pressure chamber 5 further includes a second opening 8 which is connected to a second fluidkommunitropicd Randomlei ⁇ processing element 80th At the second Anschlußlei ⁇ processing element 80, a pressure source is connected, which is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
  • a first connecting line element 60 is provided in fluid communication with the first opening 6. Fluid communicating with the first connection line element 60, a leakage opening 16 is provided. When the closure element 7 in Opening state, flows from the second opening 8, a flow idid flow to the first opening. 6
  • FIG. 10 shows a pressure-controlled proportional valve 107.
  • the pressure-controlled proportional valve 107 includes a pneumatic control device 1 with a Ge ⁇ housing 11.
  • a control pressure chamber 2 angeord ⁇ net.
  • a wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3.
  • the first membrane element 3 delimits the control pressure chamber 2 from the environment. That is, on the side of the first membrane element 3, which is arranged outside of the control pressure chamber 2, üm practicesstik prevails.
  • an ambient air opening 23 is provided for providing the ambient pressure.
  • a pumping device 4 is further arranged with a two-way high-frequency pump 40.
  • the two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
  • the pneumatic control device 1 further comprises a first pressure chamber 5 with a first opening 6 and a second opening 8.
  • the first opening 6 can be closed by means of a closure element 7.
  • the closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15.
  • a deflection of the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 also transfers the closure element 7 of the closure state in the open state.
  • the closure element 7 is connected to a second membrane element 22.
  • the second membrane element 22 forms at least a portion of a wall of the first pressure chamber 5.
  • a second pressure chamber 19 is arranged between the control pressure chamber 2 and the first pressure chamber 5.
  • the second membrane element 22 forms at least a portion of a wall of the second pressure chamber 19.
  • the second membrane element 22 is thus formed between the first pressure chamber and the second pressure ⁇ chamber.
  • the second diaphragm member forms in combination with the closure element 7 is within the Ge ⁇ koruses 11 gas-tight separation between the first pressure chamber 5 and the second pressure chamber nineteenth
  • a further wall is provided with a guide element 17 ' for the connecting element 15.
  • the second pressure chamber 19 is connected via a branch line 12 to the first opening 6.
  • a restriction element 21 is provided between the Abzwei ⁇ slide 12 and the first opening 6.
  • the first opening 6 comprises a fluid-communicating connection to the first Rudtechnischsele ⁇ ment 60.
  • the branching unit 12 branches off from the first case to ⁇ circuit line element 60 and extends fluidkommuni- ornamental to the second pressure chamber nineteenth
  • a pressure source which is indicated by the arrow 9, which is connected to the first connecting line element 60. represents the pump flow direction.
  • the pumping device 4 If the pumping device 4 is turned off, a pressure equalization can take place between the environment and the control pressure chamber 2. In the control pressure chamber 2 then ambient pressure is present, so that no force acts on the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 addition.
  • the restriction element 21 which has a pressure difference at the branch line 12 and the first opening 6, is effected.
  • the fluid stream coming from the pressure source out ⁇ is jammed at the restriction element 21st Therefore, at the side of the restriction member 21 facing to the pressure source, there is a higher pressure than at the side of the restriction member 21 facing away from the pressure source.
  • the second pressure chamber 19 via the branch line 12 has a fluid-communicating connection to the side of the restriction ⁇ element 21, which points to the pressure source prevails in the second pressure chamber 19, a higher pressure than at the first opening 6. Furthermore, there is also a higher pressure in the second pressure chamber 19 than in the first pressure chamber 5. Therefore, the shutter member 7 is pressed by the second diaphragm member 22 on the first opening 6 and closes the first opening. 6
  • the pressure in the control pressure chamber is increased relative to the environment. Therefore, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2. If the force which the first membrane element 3 transmits to the closure element 7 by means of the connection piece 15 is greater than the force which is exerted by the pressure in the second pressure chamber 19 on the second membrane element 22, the closure element 7 becomes from the first Opening 6 lifted so that the first opening 6 is opened. Then, the fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8 into the second connection line element 80. If the pressure in the first pressure chamber should become too high, the first pressure chamber 5 has a leakage opening 16. Through the leakage opening 16, an overpressure in the first pressure chamber 5 can be reduced. 11 shows a rear-pressure-controlled proportional valve 108.
  • the rear-pressure-controlled proportional valve 108 comprises a pneumatic control device 1, which has a housing 11.
  • a control pressure chamber 2 is arranged in the housing 11.
  • a wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3.
  • the control pressure chamber 2 comprises a pumping device 4 with a two-way high-frequency pump 40, which pumps from the control ⁇ pressure chamber 2 into the environment.
  • the pumping device 4 can therefore generate a negative pressure in the control pressure chamber 2.
  • the pneumatic control device 1 has a first pressure chamber 5.
  • the first pressure chamber 5 comprises a first opening 6, which can be opened or closed by means of a closure element 7.
  • the closure element 7 is connected via a connecting element 15 with the first membrane element 3. A movement of the first membrane element 3 is transmitted to the closure element 7 by means of the connecting element 15.
  • the closure element 7 is supported on a holding piece 24, which allows a flexible movement of the closure element 7.
  • the holding piece 24 connects the Verschlus selement 7 with the housing 11th
  • the first pressure chamber 5 is connected via a second opening 8, on which a second connecting line element 80 is arranged, via a branch line element 12 to the second pressure chamber 19. idkommunilastd connected.
  • a restriction element 21 is arranged between the branch line element 12 and the first opening 8.
  • the second membrane element 22 further defines the second pressure ⁇ chamber 19 against a third pressure chamber 20 from gas-tight, which is limited by the first membrane element 3 to the control pressure chamber 2 out.
  • the third pressure chamber 20 is thus arranged between the second pressure chamber 19 and the control pressure chamber 2.
  • the third pressure chamber 20 comprises an ambient air opening 23. Therefore, ambient pressure prevails in the third pressure chamber 20.
  • the second membrane element 22 is further connected to the closure element 7 via the connection element 15. A movement of the second membrane element 22 is transferred to the closure element 7, so that the closure element 7 can be actuated by a movement of the first membrane element 3 or the second membrane element 22 in order to open or close the first opening 6.
  • the closure element In order to open the first opening 6, the closure element must be moved away from the first opening 6. This can be done by Be actuation of the pumping device 4 by a negative pressure is established in the control pressure chamber 2. Since there is 20 atmospheric pressure in the third pressure chamber, the first membrane element 3 is pressed into the control pressure chamber 2 as soon as possible the force acting on the first membrane element 3 in the control pressure chamber 2 is greater than the force acting on the second membrane element 22 in the second pressure chamber 19 out ⁇ . As soon as this force is greater, the first opening 6 opens, since the closure element 7 is moved away from the first opening 6. In this case, the closure element 7 is guided by means of the connecting element 15 on guide elements 17, so that the movement of the closure element 7 is clearly defined.
  • the proportional valve 108 is controlled as a function of the back pressure. If through the first connecting cable element 60 less fluid through the first opening 6 in the first pressure chamber 5 flows, will build up due to the residual ⁇ riktionsiatas 21 in the second pressure chamber 19, a size ⁇ rer negative pressure, so that the second diaphragm member 22 further into the second pressure chamber 19 is pressed.
  • the pneumatic control device 1 comprises a leakage opening 16 as a safeguard against excess pressures in the first pressure chamber 5.
  • FIGS. 12a to 12c show various shapes of closure elements and embodiments of first openings 6.
  • the first opening 6 comprises a valve crater 61 on which a valve plate is set to ⁇ as a closure element 7 70th
  • the space between the valve plate 70 and the valve crater 61 is gas-tightly closed when the Ven ⁇ tilplatte 70 the valve 61 completely covers the crater. From the opening 6 so that no fluid can flow through.
  • FIG 12b another embodiment of a Verschlus ⁇ siatas 7 is shown.
  • a valve plate 70 to ⁇ summarizes the closure element 7 a flap member 72 which is arranged on a hinge member 73 and connected to it.
  • the flap element 72 is rotatably mounted about the hinge element 73.
  • the flap element 72 rests on a valve crater 61 at the first opening 6.
  • the closure element 7 seals the opening 6 gas-tight.
  • FIG. 12 c shows a further embodiment of the first opening 6 and the closure element 7.
  • the first opening 6 is designed as a funnel element 62.
  • the closure element 7 is designed as a cone element 71.
  • the Konu ⁇ selement 71 is thereby pushed to close the first opening 6 in the funnel element 62.
  • the inside diameter of the first opening 6 continues verklei nert ⁇ .
  • less and less fluid can flow through the first opening 6 until the cone element 71 touches the funnel element 62 and completely closes the clear width of the first opening 6. In this case, no fluid can flow out through the first opening 6.
  • FIG. 13a shows a ventilator 109.
  • the ventilator comprises a fan filter device 33.
  • the blower filter device 33 has an inlet opening 66 and an outlet opening 65.
  • Above the inlet opening 66 is a blower unit 35 arranged, which blows from the ambient air into the inlet opening 66.
  • a filter unit 34 is interposed between the ambient air and the fan unit 35. This ensures that the fan unit 35 blows only ge ⁇ filtered air through the fan filter unit 33 to the output opening ⁇ 65th
  • the outlet opening 65 is connected in a fluid-communicating manner via a hose 32 to a face mask 31.
  • a pressure resistor 101 having a pneumatic control device 1 the gas flow from the blower unit 35 to the face mask 31 can be controlled.
  • the control is effected by means of a control unit 26.
  • the control unit 26 is connected via a control signal line 29 to the pumping device 4 of the pneumatic control device 1 of the pressure resistor 101.
  • the control unit 26 controls how much the pumping device 4 pumps.
  • the control unit 26 controls' doing as much air into the face mask 31 into flows.
  • the inflowing air can be inhaled by a user of the face mask 31.
  • the face mask 31 includes an exhalation port 48 through which the exhaled air of the user flows.
  • FIG. 13b shows an alternative embodiment of the ventilator 109.
  • the tube 32 starts from a gas sampling connection 74, which is connected to a wall element 69.
  • the gas extraction port 74 broadens pressurized gas that is provided to the wearer of the face mask 31.
  • a proportional valve 100 is provided, which is connected by means of a control signal line 29 to the control unit 26.
  • a flow sensor 75 is disposed between the tube 32 and the face mask 31 in the inspiratory section.
  • the flow sensor 75 detects the gas flow from the hose 32 to the face mask 31.
  • the proportional valve 100 is thereby actively controlled by the control unit 26 in accordance with the user's inhalation and exhalation cycle determined by the flow sensor 75.
  • the proportional valve 100 serves to make the exhalation of the air out of the face mask 31 more pleasant.
  • FIG. 13c shows a further alternative embodiment of the ventilator 109.
  • this embodiment comprises, instead of a blower filter device 33, a compressed gas source 36, which may be designed in the form of a gas cylinder and is connected to the hose 32. The wearer of the face mask 31 thus receives its breathing air from the compressed gas source 36.
  • the embodiment according to FIG. 13 c does not include a proportional valve or pressure reducer 104.
  • the respiratory gas can thus flow unhindered into the face mask 31 from the compressed gas source 36.
  • a flow sensor 75 is connected, which is further coupled fluidkommunizie- rend with a proportional valve 100, which serves as exhalation valve.
  • the flow sensor 75 detects in this embodiment, the gas flow between the pressurized gas source 36 and the face mask 31 and the gas flow between the face mask 31 and the proportional valve 100.
  • the flow sensor 75 is there ⁇ arranged with both the inspiratory and the expiratory section. This further increases the comfort of ventilation.
  • the proportional valve 100 is further connected to a control signal line 29 to the control unit 6 and 20 and is controlled by the control unit 26 on the basis of the data recorded by the flow sensor 75.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of a ventilator 109.
  • the ventilator 109 comprises a blower unit 35, which is connected in a fluid-communicating manner with a patient interface 25 via a hose 32.
  • the blower unit 35 blows breathing air into a patient interface 25 through the tube 32.
  • the patient interface 25 can be a nasal mask.
  • a volume is enclosed between the patient's face and the patient interface 25.
  • the contact point between the patient interface 25 and the face of the patient is gas-tight, so that no gas can escape from the volume at the contact point.
  • an overpressure of 10 mbar is maintained by the ventilator 109.
  • blower unit 35 may include an anesthesia unit 110 which displaces the breathing air provided by the blower unit 35 with an anesthetic.
  • anesthesia unit 110 which displaces the breathing air provided by the blower unit 35 with an anesthetic.
  • other compressed gas sources as shown for example in Figures 13a to 13c.
  • a valve in the form of a proportional valve or pressure reducer 104 is disposed with a pneuma ⁇ tables control device 1 between the fan unit 35 and the patient interface 25th
  • the proportional valve or pressure reducer 104 may be omitted. The breathing gas then flows unhindered through the tube 32 from the blower unit 35 into the patient interface 25.
  • an exhalation valve in the form of a pressure reducer 100 ' is further arranged.
  • the pressure reducer 100 ' is constructed like the proportional valve 100. Only the control is carried out with a constant back pressure. The control takes place by means of a control unit 26, which is connected via a control signal line 29 ' to the pressure reducer 100'.
  • a control unit 26 which is connected via a control signal line 29 ' to the pressure reducer 100'.
  • the patient interface 25 includes a pressure sensor 28 that measures the pressure between the patient interface 25 and the face of the ventilated patient.
  • the pressure sensor 28 is connected to the control unit 26 via a measuring signal line 30.
  • the control unit 26 is powered by a power source 27 with energy.
  • the energy source 27 may be a battery or a mains power connection.
  • the exhalation valve can be actively controlled, it is possible to take certain parameters such as the respiratory rate, respiratory continuity and the regulator output to control it ⁇ and to generate from this basic characteristics or warnings. Furthermore, it is possible to estimate the volume flow over time and thus also to record ventilation parameters such as tidal volumes, flow peaks and the inspiratory expiratory ratio. Thus, the breathing resistance and patient compliance can be estimated.
  • FIG. 15 a shows a pump system 112, in which the total flow resistance is regulated to a constant value.
  • a constant medium term operating point for a main pump 42 is provided.
  • the main pump 42 is connected in a fluid-communicating manner with pneumatic elements 46 and volume units 44.
  • a flow measuring device 45 is provided, which detects the flow in the fluid-communicating connection.
  • the input to the system is formed by a filter 47.
  • the main pump 42 sucks in air through the filter device 47. This is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
  • a pressure resistor 101 is further provided with a pneumatic control device 1.
  • the pressure resistor 101 is controlled by a control unit 43.
  • control unit 43 has a pressure sensor 28, which detects the pressure in the fluid-communicating connection between the filter device 47 and the main pump 42.
  • a dynamic change in the total flow resistance of the Pumpensys ⁇ tems 112 may be regulated by means of the pressure resistor 101, so that a constant total ⁇ flow resistance is obtained.
  • FIG 15b a platen ⁇ was represented 101 before the filtering means 47 in contrast to FIG 15a.
  • the Fil ⁇ ter Tooth 47 is arranged so that between the pressure resistor 101 and the main pump 42nd Otherwise, reference is made to the embodiment in Figure 15a.
  • the modes of operation may be different flow ranges.
  • further only certain frequency ranges can be avoided by the adjustable pressure resistor 101 adds an additional margin to the real pressure resistance.
  • the operating point of the main pump 42 is dynamically controlled by the pressure of the delivered fluid at the aspirating side, i. is influenced on the side of the filter device 47. If necessary, sporadically occurring droplets within the suctioning line are also added. As a result of the outgassing, these droplets produce increased pressures which can lead to pressure and flow peaks. The droplets arise either by sucked liquid or by condensation in the line.
  • FIG. 16 a shows a gas mixing device 111.
  • the gas mixing device 111 includes compressed gas sources 36, which may include different gases.
  • the compressed gas sources 36 are connected in fluid communication with a pressure tank 53.
  • pressure reducer 37 which may also be formed as adjustable pressure reducer 104, and proportional ⁇ valves 105 interposed.
  • the pressurized gas from a compressed gas source 36 is first fed via the pressure sensor 28 to the pressure reducer 37.
  • the pressure at the compressed gas source 36 can be determined.
  • the compressed gas After passing through the pressure reducer 37, the compressed gas has a lower pressure than at the compressed gas source 36.
  • the proportional valve 105 By means of the proportional valve 105, a specific gas flow can be produced. This gas flow is introduced into the pressure tank 53. By means of the proportional valve 105 can thus be produced a continuous gas flow.
  • the prior art digitally switched valves are used, which have either an on or an off state. Over the length of the on and off states, which is produced by means of a pulse width modulation, the amount of introduced into the pressure tank 53 gas can be adjusted.
  • the pressure tank 53 serves to filter out the on and off bumps pneumatically.
  • the various gases are introduced with appropriate amounts in the pressure tank 53 and mixed there.
  • a mixed gas line 52 leads out of the pressure tank 53.
  • the mixed gas is supplied, for example, to a Be ⁇ breathing device.
  • the known pneumatic control elements such as further pressure sensors 28 which are connected to pressure resistors 38 and, for example, output valves 39 are provided.
  • FIG. 16b shows an embodiment of the gas mixing device 111, which does not require a pressure tank 53.
  • a tankless gas mixing device 111 is shown.
  • Proportional valves 105 provide a continuous flow of gas that varies only in the magnitude of the gas flow. As a result, no pressure surges of digitally switched valves must be collected. The gas can thus be passed directly into the mixed gas line 52 and mixed there with the other compressed gases.
  • the construction of the tankless gas mixing device III is thus simpler than in the prior art and can be further regulated without much effort. For this purpose, only the openings of the proportional valve 105 must be adjusted to change the mixing gas ratio.
  • the first pressure chamber 5 may be formed as a pre-pressure chamber. In this case, the fluid flow flows through the second opening into the first pressure chamber and can then flow out of the first pressure chamber when opening the first opening 6.
  • the first pressure chamber may be formed as a rear pressure chamber. The fluid flow flows when opened first opening 6 through the first opening 6 into the first pressure chamber 5 and out of the second opening 8 from the first pressure chamber addition.
  • Pneumatic control device Control pressure chamber

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Abstract

The invention relates to a pneumatic control device (1) comprising a control pressure chamber (2) having a first diaphragm element (3) forming at least one part of a wall of the control pressure chamber (2), a pump device (4) fluidically connected to the control pressure chamber (2) for generating a control pressure in the control pressure chamber (2), a first pressure chamber (5) having a first opening (6), a first connection line element (60) fluidically connected to the first opening, and a closure element (7) connected to the first diaphragm element (3) for opening and closing the first opening (6), wherein the closure element (7) is controlled via the first diaphragm element (3) by means of the control pressure, wherein the pump device (4) has a high-frequency pump (40) with a pump frequency of at least 600 Hz. The invention provides a pneumatic control device that is simply constructed and permits a quick controlling of pneumatic controller elements.

Description

Pneumatische Steuervorrichtung  Pneumatic control device
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Steuervorrichtung umfassend eine Steuerdruckkammer, die ein erstes Membranelement aufweist, das mindestens einen Teil einer Wand der Steuer¬ druckkammer bildet, eine mit der Steuerdruckkammer fluidkommu- nizierend verbundene Pumpvorrichtung zum Erzeugen eines Steu¬ erdrucks in der Steuerdruckkammer, eine erste Druckkammer, die eine erste Öffnung umfasst, ein mit der ersten Öffnung fluid- kommunizierend verbundenes erstes Anschlussleitungselement und ein mit dem ersten Membranelement verbundenes Verschlussele¬ ment zum Öffnen und Verschließen der ersten Öffnung aufweist, wobei das Verschlusselement über das erste Membranelement mittels des Steuerdrucks gesteuert wird. The invention relates to a pneumatic control device comprising a control pressure chamber having a first diaphragm member forming at least a portion of a wall of the control ¬ pressure chamber, one with the control pressure chamber fluidkommu- nizierend associated pumping device for generating a STEU ¬ erdrucks in the control pressure chamber, a first pressure chamber comprising a first opening, having a fluid-communicatively connected with the first opening first connection line element and one end connected to the first membrane element closing element for opening and closing the first opening, wherein the closure element is controlled by the first diaphragm member by means of the control pressure.
Schnelle Antriebe für pneumatische Komponenten werden benötigt, um Fluidströme schnell zu steuern bzw. zu regeln. Die Steuerung kann dabei beispielsweise mittels eines Ventils, eines Druckwiderstands oder mittels einer anderen pneumatischen Komponente erfolgen. Eine schnelle Ansteuerung dieser pneumatischen Komponenten wurde bisher mittels elektrischer Antriebe oder mittels langsamer Pumpen in Kombination mit Drucktanks bewirkt, die ein schnelles Entlastungsventil aufweisen. Fast drives for pneumatic components are needed to quickly control fluid flows. The control can be done for example by means of a valve, a pressure resistor or by means of another pneumatic component. A fast control of these pneumatic components has previously been effected by means of electric drives or by means of slow pumps in combination with pressure tanks, which have a fast relief valve.
Bekannte elektrische Antriebe für pneumatische Steuervorrichtungen lassen sich sehr schnell mit kurzen Schaltzeiten und Verzögerungen mittels elektromagnetischer Systeme regeln. Known electric drives for pneumatic control devices can be controlled very quickly with short switching times and delays by means of electromagnetic systems.
Nachteilig ist hierbei, dass die Systeme komplex sind und der Übergang der Kraft aus einem elektromagnetischen System über einen Schieber, Kolben oder Stößel punktuell auf ein pneumatisches Schaltelement übertragen werden muss, das zum Beispiel eine Ventilplatte, ein Krater oder ein Konus sein kann. Wenn das pneumatische System einen großen Querschnitt aufweist, The disadvantage here is that the systems are complex and the transition of force from an electromagnetic system via a slide, piston or plunger must be selectively transferred to a pneumatic switching element, which may be, for example, a valve plate, a crater or a cone. If the pneumatic system has a large cross section,
BESTÄTIGUNGSKOPIE werden dementsprechend auch große elektrische Antriebe benö- tigt, da die benötigte Kraft proportional zum Druck und der Fläche ist. CONFIRMATION COPY Accordingly, large electric drives are required because the required force is proportional to the pressure and the surface.
Bei bekannten pneumatischen Antrieben zur Steuerung pneumati¬ scher Systeme werden Membran- oder Kolbenpumpen mit bis zu 100 Hz genutzt. Um eine Übertragung der Druckstöße der Membran- o- der Kolbenpumpen auf die pneumatischen Steuerungselemente zu verhindern, wird mit der Membran- oder Kolbenpumpe zunächst ein Drucktank mit Überdruck beaufschlagt. Der Drucktank ist über' eine Leitung mit dem Steuerungselement verbunden. Mittels eines Entlastungsventils am Drucktank kann der Druck in dem System moduliert werden. Auf diese Weise kann das pneumatische Steuerungselement mittels der modulierten Druckstöße gesteuert werden. Der Druckstoß kann dabei flächig auf das Steuerelement abgegeben werden. Nachteilig an diesen Systemen ist die große Compliance, die als das Verhältnis des Gesamtvolumens zu dem veränderten Volumen an dem Steuerungselement definiert ist. Aufgrund der großen Compliance sind zum einen der Schaltgeschwindigkeit Grenzen gesetzt, da sich Druckveränderungen mit Schallgeschwindigkeit durch den Drucktank ausbreiten und dann erst auf das Steuerungselement auswirken können. Zum anderen neigt das große Volumen des Drucktanks zu Schwingungen, die im Bereich der Systemfrequenzen liegen. Dies erschwert die Rege¬ lung des pneumatischen Steuerelements. In known pneumatic actuators for control systems pneumati ¬ shear diaphragm or piston pumps with up to 100 Hz are used. In order to prevent transmission of the pressure surges of the diaphragm or piston pumps to the pneumatic control elements, a pressure tank is first pressurized with the diaphragm or piston pump. The pressure tank is connected to the control element via a line. By means of a relief valve on the pressure tank, the pressure in the system can be modulated. In this way, the pneumatic control element can be controlled by means of the modulated pressure surges. The pressure surge can be delivered flat on the control. Disadvantageous in these systems is the large compliance, which is defined as the ratio of the total volume to the changed volume at the control element. Due to the great compliance on the one hand, the switching speed limits, as pressure changes propagate at the speed of sound through the pressure tank and then only affect the control element. On the other hand, the large volume of the pressure tank tends to vibrations that are in the range of system frequencies. This complicates the Rege ¬ development of the pneumatic control.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und eine schnelle Steuerung von pneumatischen Steuerungselementen ermöglicht. The object of the invention is therefore to provide a device which is simple in construction and allows rapid control of pneumatic control elements.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Bei einer pneumatischen Steuervorrichtung umfassend eine Steuerdruckkammer, die ein erstes Membranelement aufweist, das mindestens einen Teil einer Wand der Steuerdruckkammer bildet, eine mit der Steuerdruckkammer fluidkommunizierend verbundene Pumpvorrichtung zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuer¬ druckkammer, eine erste Druckkammer, die eine erste Öffnung umfasst, ein mit der ersten Öffnung fluidkommunizierend ver¬ bundenes erstes Anschlussleitungselement und ein mit dem ers¬ ten Membranelement verbundenes Verschlusselement zum Öffnen und Verschließen der ersten Öffnung aufweist, wobei das Ver¬ schlusselement über das erste Membranelement mittels des Steu¬ erdrucks gesteuert wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Pumpvorrichtung eine Hochfrequenzpumpe mit einer Pumpfrequenz von mindestens 600 Hz aufweist. In a pneumatic control device comprising a control pressure chamber having a first membrane element which forms at least part of a wall of the control pressure chamber, a fluidkommunizierend connected to the control pressure chamber pump device for generating a control pressure in the control ¬ pressure chamber, a first pressure chamber comprising a first opening, a fluidkommunizierend with the first opening ver ¬ bundenes first connection line element and one end connected to the ers ¬ th membrane element shutter member for opening and comprises closing the first opening, the closing element is controlled Ver on the first diaphragm member by means of the STEU ¬ erdrucks, the invention provides that the pumping device has a high-frequency pump having a pumping frequency of at least 600 Hz.
Die Erfindung hat erkannt, dass bei Nutzung von Pumpvorrichtungen, die mit einer Frequenz über 600 Hz arbeiten, pneumatischen Steuervorrichtungen sehr schnell angesteuert werden können. Dabei kann die Pumpfrequenz der Hochfrequenzpumpen vorzugsweise mindestens 1000 Hz, weiter vorzugsweise mindestens 5000 Hz, weiter vorzugsweise mindestens 10000 Hz, weiter vorzugsweise mindestens 15000 Hz, weiter vorzugsweise mindestens 20000 Hz, weiter vorzugsweise mindestens 22000 Hz, betragen. The invention has recognized that when using pumping devices that operate at a frequency above 600 Hz, pneumatic control devices can be controlled very quickly. The pump frequency of the high-frequency pumps may preferably be at least 1000 Hz, more preferably at least 5000 Hz, more preferably at least 10000 Hz, more preferably at least 15000 Hz, more preferably at least 20000 Hz, more preferably at least 22000 Hz.
Die pneumatische Steuervorrichtung steuert dabei einen Fluid- fluss mittels des Steuerdrucks, der das Verschlusselement über das erste Membranelement entweder auf die erste Öffnung drückt und diese dann verschließt oder von der ersten Öffnung wegzieht und die erste Öffnung damit öffnet. Ein Fluidfluss kann damit zwischen der ersten Druckkammer durch die erste Öffnung in das erste Anschlussleitungselement strömen. Dabei ist die erste Öffnung zwischen dem Verschlusselement und dem ersten Anschlussleitungselement angeordnet. Das Verschlusselement blockiert damit nicht die Verbindung zwischen der ersten Öffnung und dem Anschlussleitungselement. The pneumatic control device controls a fluid flow by means of the control pressure, which presses the closure element via the first membrane element either on the first opening and then closes or pull away from the first opening and the first opening opens. A fluid flow can thus flow between the first pressure chamber through the first opening into the first connection line element. In this case, the first opening is arranged between the closure element and the first connection line element. The closure element thus does not block the connection between the first opening and the connection line element.
Hochfrequenzpumpen können weiter sehr klein aufgebaut sein, sodass sie nur wenig Volumen mittels eines Pumpstoßes bewegen. Da mittels der pneumatischen Steuerungsvorrichtungen in der Regel lediglich kleine Volumina bewegt werden müssen, kann der Drucktank entfallen, der bei herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Pumpvorrichtungen benötigt wird. Dies verringert die Compliance des Systems. Das gesamte System kann damit sehr viel einfacher, kleiner und leichter ausgelegt wer¬ den als bisher. High-frequency pumps can continue to be built very small, so they move only a small volume by means of a pump surge. As by means of the pneumatic control devices in the Usually only small volumes have to be moved, the pressure tank, which is required in conventional pump devices known from the prior art, can be dispensed with. This reduces the compliance of the system. The entire system can thus be much simpler, smaller and lighter designed ¬ than the previously.
Da das Gesamtvolumen der Pumpvorrichtung sehr viel kleiner als im Stand der Technik ist, weist die Hochfrequenzpumpe eine kleine Compliance auf. Weiter liegen die Pumpfrequenzen der Hochfrequenzpumpen mit mindestens 600 Hz außerhalb der Systemfrequenzen, die zwischen 0,1 Hz und 500 Hz liegen. Dadurch werden keine Schwingungen verstärkt, die auf den Systemfrequenzen basieren. Since the total volume of the pumping device is much smaller than in the prior art, the high frequency pump has a low compliance. Furthermore, the pumping frequencies of the high-frequency pumps are at least 600 Hz outside the system frequencies, which are between 0.1 Hz and 500 Hz. This will not amplify vibrations based on system frequencies.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die pneumatische Steuervorrichtung einen geringen Energieverbrauch aufweist, da mit der Hochfrequenzpumpe lediglich kleine Volumina bewegt werden. Another advantage is that the pneumatic control device has a low energy consumption, since only small volumes are moved with the high-frequency pump.
Vorteilhafterweise ist die Hochfrequenzpumpe als eine Piezo- Pumpe ausgebildet. Piezo-Pumpen haben den Vorteil, dass sie sehr klein sind und mit geringem Energieaufwand betrieben werden können. Weiter sind Piezo-Pumpen in der Lage, sehr hohe Pumpfrequenzen im Bereich von mehreren Kilohertz zu erreichen. Insbesondere können Piezo-Pumpen mit Frequenzen außerhalb der Hörschwelle betrieben werden, sodass der Betrieb der pneumatischen Steuervorrichtung für Menschen nicht hörbar ist. Advantageously, the high frequency pump is designed as a piezo pump. Piezo pumps have the advantage that they are very small and can be operated with low energy consumption. Furthermore, piezo pumps are able to achieve very high pumping frequencies in the range of several kilohertz. In particular, piezo pumps can be operated with frequencies outside the hearing threshold, so that the operation of the pneumatic control device for people is not audible.
Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Hochfrequenzpumpe als eine Zwei-Wege-Pumpe ausgebildet ist. In einer Zwei-Wege-Pumpe kann die Strömung des zu pumpenden Fluid in zwei Richtungen erfolgen. Zum einen in die Pumprichtung und zum anderen in die entgegengesetzte Richtung. Die Strömungsrichtung in der als Zwei- Wege-Pumpe ausgebildeten Hochfrequenzpumpe wird lediglich durch die Stärke des Pumpvorgangs festgelegt. Sind die Druckverhältnisse an der Zwei-Wege-Pumpe derart, dass der durch die Pumpe bewirkte Druck in Pumprichtung geringer ist als der Druck des Fluides entgegen der Pumprichtung, strömt das Fluid entgegen der Pumprichtung durch die Zwei-Wege-Pumpe. Ist der Druck in Pumprichtung größer als die äußeren Druckverhältnisse, wird eine Strömung in Pumprichtung bewirkt. Further, it is expedient if the high-frequency pump is designed as a two-way pump. In a two-way pump, the flow of the fluid to be pumped can be in two directions. On the one hand in the pumping direction and on the other in the opposite direction. The flow direction in the high-frequency pump designed as a two-way pump is determined only by the strength of the pumping process. Are the pressure conditions on the two-way pump such that the pressure caused by the pump in the pumping direction is less than that Pressure of the fluid against the pumping direction, the fluid flows against the pumping direction through the two-way pump. If the pressure in the pumping direction is greater than the external pressure conditions, a flow in the pumping direction is effected.
Eine Zwei-Wege-Pumpe hat den Vorteil, dass kein Ventil benö¬ tigt wird, um den Druck in der Steuerdruckkammer zu verändern. Es reicht aus, die Zwei-Wege-Pumpe so zu steuern, dass das Fluid entweder in die Steuerdruckkammer hinein oder aus der Steuerdruckkammer heraus strömt. A two-way pump is that no valve is ¬ Untitled Benö to change the pressure in the control pressure chamber to advantage. It is sufficient to control the two-way pump so that the fluid flows either into the control pressure chamber or out of the control pressure chamber.
Mit Vorteil ist das erste Membranelement einstückig mit dem Verschlusselement ausgebildet. Das erste Membranelement um- fasst in diesem Fall das Verschlusselement. Die erste Öffnung wird damit mittels des ersten Membranelements verschlossen. Dabei lagert sich das erste Membranelement flächig an die erste Öffnung an, sodass die gesamte Querschnittsfläche der ersten Öffnung von dem Membranelement gasdicht abgedeckt wird. Wenn der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer derart ausgestaltet ist, dass das erste Membranelement von der ersten Öffnung weggezogen wird, wird die erste Öffnung durch das Wegziehen des ersten Membranelements und des damit einstückig ausgebildeten Verschlusselements durch den Steuerdruck geöffnet. Dies hat den Vorteil, dass Verschließen der ersten Öffnung auf eine einfache Weise bewirkt werden kann. In dieser Ausführungsform werden Bauteile eingespart, wodurch die Kosten gesenkt werden können. Advantageously, the first membrane element is formed integrally with the closure element. The first membrane element in this case comprises the closure element. The first opening is thus closed by means of the first membrane element. In this case, the first membrane element superimposed on the first opening, so that the entire cross-sectional area of the first opening is covered gas-tight by the membrane element. When the control pressure in the control pressure chamber is configured such that the first membrane element is pulled away from the first opening, the first opening is opened by the withdrawal of the first membrane element and the closure element integrally formed therewith by the control pressure. This has the advantage that closing the first opening can be effected in a simple manner. In this embodiment, components are saved, whereby the cost can be reduced.
Zweckmäßigerweise ist das erste Membranelement in einer alternativen Ausführungsform über ein Verbindungselement mit dem Verschlusselement verbunden. Das Verbindungselement kann dabei beispielsweise als ein Stab ausgebildet sein, der mit einem Ende mit dem ersten Membranelement verbunden ist. Das andere Ende des Stabs ist dann mit dem Verschlusselement verbunden. Eine Bewegung des ersten Membranelements wird in diesem Fall über das Verbindungselement auf das Verschlusselement übertragen. Mittels des Verbindungselements können Kräfte über weite Entfernungen von dem ersten Membranelement auf das Verschlusselement übertragen werden. Die Steuerdruckkammer und das erste Membranelement können daher an beliebiger Stelle in der pneumatischen Steuervorrichtung angeordnet werden. Dies erhöht die Flexibilität des Aufbaus und begünstigt die Anordnung der Hochfrequenzpumpe an der pneumatischen Steuervorrichtung. Advantageously, the first membrane element is connected in an alternative embodiment via a connecting element with the closure element. The connecting element may be formed, for example, as a rod which is connected at one end to the first membrane element. The other end of the rod is then connected to the closure element. A movement of the first membrane element becomes in this case transmitted via the connecting element to the closure element. By means of the connecting element forces can be transmitted over long distances from the first membrane element to the closure element. The control pressure chamber and the first membrane element can therefore be arranged at any point in the pneumatic control device. This increases the flexibility of the structure and favors the arrangement of the high-frequency pump on the pneumatic control device.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Pumpvorrichtung von der Umgebung in die Steuerdruckkammer pumpt. In diesem Fall erzeugt die Pumpvorrichtung in der Steuerdruckkammer einen höheren Druck als in der Umgebung, wenn sie pumpt. Vor allem ist in diesem Fall das Ziel, in Bezug auf das erste Membranelement innerhalb der Steuerdruckkammer einen höheren Druck als außerhalb der Steuerdruckkammer zu erzeugen. Wenn in der Steuerdruckkammer eine Druckerhöhung stattfindet und im Rest der pneumatischen Steuervorrichtung keine Druckänderung stattfindet, wird das erste Membranelement, das zumindest einen Teil einer Wand der Steuerdruckkammer bildet, aus der Steuerdruckkammer heraus gedrückt. Furthermore, it is advantageous if the pumping device pumps from the environment into the control pressure chamber. In this case, the pumping device generates a higher pressure in the control pressure chamber than in the environment when it is pumping. Above all, the goal in this case is to generate a higher pressure in relation to the first membrane element within the control pressure chamber than outside the control pressure chamber. If an increase in pressure takes place in the control pressure chamber and no pressure change takes place in the remainder of the pneumatic control device, the first membrane element which forms at least part of a wall of the control pressure chamber is pressed out of the control pressure chamber.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Pumpvorrichtung vorteilhafterweise von der Steuerdruckkammer in die Umgebung pumpen. In diesem Fall wird der Druck in der Steuerdruckkammer relativ zur Umgebung verringert. Wenn sich in der pneumatischen Steuervorrichtung die Druckverhältnisse ansonsten nicht ändern, wird das erste Membranelement durch die Verringerung des Drucks in der Steuerdruckkammer in die Steuerdruckkammer hinein gezogen. Dabei wird das erste Membranelement durch den äußeren Druck, der dann größer als der Druck innerhalb der Steuerdruckkammer ist, in die Steuerdruckkammer hineingedrückt . In an alternative embodiment, the pumping device may advantageously pump from the control pressure chamber into the environment. In this case, the pressure in the control pressure chamber is reduced relative to the environment. Otherwise, if the pressure conditions in the pneumatic control device do not change, the first diaphragm element is pulled into the control pressure chamber by reducing the pressure in the control pressure chamber. In this case, the first membrane element is pressed by the external pressure, which is then greater than the pressure within the control pressure chamber, in the control pressure chamber.
Zwischen der ersten Druckkammer und der Steuerdruckkammer ist mit Vorteil eine zweite Druckkammer angeordnet, wobei ein zweites Membranelement, das mit dem Verschlusselement verbunden ist, eine gemeinsame Wand zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer bildet, wobei das erste Membranelement die Steuerdruckkammer zur Umgebung abgrenzt. Ausgehend von der Situation, dass die Pumpvorrichtung abgeschaltet ist, wobei zwischen der Steuerdruckkammer und der Umgebung ein Druckausgleich stattfindet, wirkt auf das erste Membranelement demnach keine Kraft. Der Öffnungszustand des Verschlusselements wird in diesem Fall vielmehr zunächst durch den Druckunterschied zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer definiert, der auf das zweite Membranelement wirkt. Der Öffnungs zustand des Verschlusselements kann weiter durch den Steuerdruck verändert werden. Je nachdem, ob die Pumpvorrichtung in die Steuerdruckkammer hinein oder aus der Steuerdruckkammer hinaus pumpt, kann das Verschlusselement mittels des ersten Membranelements bewegt und damit der Öffnungszustand des Verschlusselements geändert werden. Between the first pressure chamber and the control pressure chamber, a second pressure chamber is advantageously arranged, wherein a second membrane element, which is connected to the closure element forms a common wall between the first pressure chamber and the second pressure chamber, wherein the first membrane element delimits the control pressure chamber to the environment. Based on the situation that the pumping device is switched off, wherein a pressure equalization takes place between the control pressure chamber and the surroundings, no force acts on the first membrane element accordingly. The opening state of the closure element is defined in this case, first, by the pressure difference between the first pressure chamber and the second pressure chamber, which acts on the second membrane element. The opening state of the closure element can be further changed by the control pressure. Depending on whether the pumping device pumps into the control pressure chamber or out of the control pressure chamber, the closure element can be moved by means of the first membrane element and thus the opening state of the closure element can be changed.
Vorteilhafterweise weist das erste Anschlussleitungselement ein Restriktionselement auf und ist über eine Abzweigleitung mit der zweiten Druckkammer fluidkommunizierend verbunden. Das Restriktionselement ist dabei zwischen der Abzweigleitung und dem ersten Anschlussleitungselement ' angeordnet . Das Restriktionselement bewirkt eine Drucktrennung zwischen dem ersten Anschlussleitungselement und der Abzweigleitung. Ohne das Restriktionselement würde aufgrund der Abzweigleitung zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer ein Druckausgleich stattfinden, wenn das Verschlusselement im geöffneten Zustand ist, da das erste Anschlussleitungselement über die erste Öffnung mit der ersten Druckkammer fluidkommunizierend verbunden ist. Das Restriktionselement bewirkt, dass zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer ein Druckunterschied entsteht, wenn ein Fluid durch das erste Anschlussleitungselement strömt. Wenn ein Fluid von dem ersten Anschlussleitungselement in die erste Druckkammer strömt, wird die Fluidströmung am Restriktionselement gestaut. Auf der Seite des Restriktionselements, die zu der ersten Druckkammer weist, ist der Druck dann niedriger als auf der von der ersten Druckkammer weg weisenden Seite des Restriktionselements. Advantageously, the first connection line element has a restriction element and is connected in a fluid-communicating manner via a branch line to the second pressure chamber. The restriction element is arranged between the branch line and the first connection line element ' . The restriction element effects a pressure separation between the first connection line element and the branch line. Without the restriction element, a pressure equalization would take place due to the branch line between the first pressure chamber and the second pressure chamber when the closure element is in the open state, since the first connection line element is connected in a fluid-communicating manner with the first pressure chamber via the first opening. The restriction member causes a pressure difference to arise between the first pressure chamber and the second pressure chamber when a fluid flows through the first lead member. When a fluid flows from the first connection line element into the first pressure chamber, the fluid flow at the restriction member stowed. On the side of the restriction member facing the first pressure chamber, the pressure is then lower than on the side of the restriction member facing away from the first pressure chamber.
Dadurch herrscht in der Abzweigleitung und damit in der zwei¬ ten Druckkammer ein höherer Druck als in dem ersten Anschlussleitungselement und in der ersten Druckkammer. Wenn das Fluid von der ersten Druckkammer aus dem ersten Anschlussleitungs¬ element hinausströmt, wird das Fluid wegen des Restriktions¬ elements in dem ersten Anschlussleitungselement und damit in der ersten Druckkammer gestaut. Dadurch entsteht in diesem Fall bei bestehender Fluidströmung in der ersten Druckkammer ein höherer Druck als in der zweiten Druckkammer. Auf diese Weise kann bei bestehender Fluidströmung und offener erste Öffnung ein „Default" -Druckunterschied zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer hergestellt werden. Das zweite Membranelement wird auf Grund des Druckunterschieds ausgelenkt und öffnet bzw. schließt die erste Öffnung mittels des Verschlusselements. This prevails in the branch line and in the two ¬ th pressure chamber, a higher pressure than in the first connecting line item and in the first pressure chamber. When the fluid of the first pressure chamber from the first connection line ¬ element flows out, the fluid is jammed in the first connecting line element and thus in the first pressure chamber due to the restriction ¬ elements. As a result, a higher pressure is created in this case with existing fluid flow in the first pressure chamber than in the second pressure chamber. In this way, when the fluid flow and the first opening are open, a "default" pressure difference can be established between the first pressure chamber and the second pressure chamber.
Zweckmäßigerweise weist die erste Druckkammer alternativ oder zusätzlich eine zweite Öffnung mit einem zweiten Anschlussleitungselement auf, wobei das zweite Anschlussleitungselement ein Restriktionselement aufweist und über eine Abzweigleitung mit der zweiten Druckkammer fluidkommunizierend verbunden ist. Das Restriktionselement ist dabei zwischen der Abzweigleitung und dem zweiten Anschlussleitungselement angeordnet. Das Restriktionselement bewirkt in diesem Fall einen Druckabfall zwischen der Abzweigleitung und dem zweiten Anschlussleitungselement. Bei bestehender Fluidströmung herrscht damit ein Druckunterschied zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer. Auch in diesem Fall kann ein „Default"-Druckzu- stand in der ersten Druckkammer der zweiten Druckkammer hergestellt werden, wenn eine Fluidströmung besteht. Die zweite Öffnung benötigt kein Verschlusselement, sodass die zweite Öffnung immer geöffnet ist. Ein zweites Verschlusselement kann jedoch vorgesehen werden. Durch die zweite Öffnung kann damit ein Fluid ungehindert in die erste Druckkammer hinein oder aus der ersten Druckkammer hinaus strömen, wenn kein Verschlus¬ selement an der zweiten Öffnung vorhanden ist. Expediently, the first pressure chamber alternatively or additionally has a second opening with a second connection line element, wherein the second connection line element has a restriction element and is connected in fluid communication with the second pressure chamber via a branch line. The restriction element is arranged between the branch line and the second connection line element. The restriction element in this case causes a pressure drop between the branch line and the second connection line element. With existing fluid flow, there is thus a pressure difference between the first pressure chamber and the second pressure chamber. In this case as well, a "default" pressure state can be established in the first pressure chamber of the second pressure chamber, if there is a fluid flow Opening is always open. However, a second closure element may be provided. Through the second opening so that a fluid can freely in the first pressure chamber into or flow out of the first pressure chamber also when no Verschlus ¬ selement is present at the second opening.
Weiter kann mit Vorteil eine Abzweigleitung die erste Öffnung über das erste Anschlussleitungselement fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer verbinden, wobei die Pumpvorrichtung von der Abzweigleitung in die Steuerdruckkammer pumpt. Bei geöffneter erster Öffnung kann damit über die Abzweigleitung ein Druckausgleich zwischen der ersten Druckkammer und der Steuerdruckkammer stattfinden. Sofern die Pumpvorrichtung von der Abzweigleitung in die Steuerdruckkammer pumpt, wird der Druck in der Steuerdruckkammer erhöht, sodass das erste Membranelement aus der Steuerdruckkammer hinaus gedrückt wird. Damit wird der Zustand des Verschlusselements geändert, wobei die erste Öffnung durch das Verschlusselement verschlossen wird. Auf diese Weise kann der Zustand des Verschlusselements und damit der Öffnungszustand der ersten Öffnung der pneumatischen Steuervorrichtung als Funktion des Druckes in dem ersten Anschlussleitungselement gesteuert werden. Furthermore, advantageously, a branch line can connect the first opening in fluid communication with the control pressure chamber via the first connection line element, the pump device pumping from the branch line into the control pressure chamber. With open first opening can thus take place via the branch line pressure equalization between the first pressure chamber and the control pressure chamber. If the pumping device pumps from the branch line into the control pressure chamber, the pressure in the control pressure chamber is increased, so that the first membrane element is pushed out of the control pressure chamber. Thus, the state of the closure element is changed, wherein the first opening is closed by the closure element. In this way, the state of the closure element and thus the opening state of the first opening of the pneumatic control device can be controlled as a function of the pressure in the first connection line element.
Eine Abzweigleitung kann vorteilhafterweise die erste Druckkammer fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer verbinden, wobei die Pumpvorrichtung von der Steuerdruckkammer in die Abzweigleitung pumpt. Damit findet ein Druckausgleich zwischen der ersten Druckkammer und der Steuerdruckkammer statt, wenn die Pumpvorrichtung nicht pumpt. Sofern die Pumpvorrichtung von der Steuerdruckkammer in die Abzweigleitung pumpt, wird der Druck in der Steuerdruckkammer verringert, sodass das erste Membranelement in die Steuerdruckkammer hineingedrückt wird. Dadurch wird der Öffnungszustand des Verschlusselements verändert. Der Öffnungszustand des Verschlusselements kann damit als Funktion des Druckes in der ersten Druckkammer gesteuert werden. Es kann weiter vorteilhafterweise ein Federelement mit dem ersten Membranelement verbunden sein, wobei zumindest eine Fe derkraftkomponente des Federelements senkrecht zu einer Ober¬ fläche des ersten Membranelements ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird die Auslenkung des ersten Membranelements aufgrund des Verhältnisses zwischen der Kraft des Steuerdrucks und der Kraft des Federelements definiert. Da die Auslenkung des Federelements von der Auslenkung des ersten Membranelements ab¬ hängt, kann mittels des Steuerdrucks der Öffnungszustand des Verschlusselements in Abhängigkeit von der Auslenkung des ers ten Membranelements gesteuert werden. A branch line can advantageously connect the first pressure chamber in fluid communication with the control pressure chamber, the pump device pumping from the control pressure chamber into the branch line. Thus, a pressure equalization between the first pressure chamber and the control pressure chamber takes place when the pumping device is not pumping. If the pumping device pumps from the control pressure chamber into the branch line, the pressure in the control pressure chamber is reduced, so that the first membrane element is pressed into the control pressure chamber. As a result, the opening state of the closure element is changed. The opening state of the closure element can thus be controlled as a function of the pressure in the first pressure chamber. It may further advantageously be a spring element connected to the first membrane element, wherein at least one Fe derkraftkomponente of the spring element is aligned perpendicular to an upper surface ¬ of the first membrane element. In this way, the deflection of the first diaphragm element is defined based on the relationship between the force of the control pressure and the force of the spring element. Since the deflection of the spring element from the deflection of the first membrane member from ¬ depends, the opening state of the shutter element in function of the deflection of the f th membrane element can be controlled by the control pressure.
Die Erfindung betrifft ein Einatem-Ventil umfassend eine pneu matische Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschrei bung . The invention relates to an inhalation valve comprising a pneu matic control device according to the foregoing descrip tion.
Weiter betrifft die Erfindung ein Ausatem-Ventil umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung . Furthermore, the invention relates to an exhalation valve comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
Die Erfindung betrifft weiter ein Proportionalventil umfassen eine pneumatische Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung . The invention further relates to a proportional valve comprising a pneumatic control device according to the foregoing description.
Die Erfindung betrifft weiter einen Druckwiderstand umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung . The invention further relates to a pressure resistor comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
Die Erfindung betrifft weiter einen Druckminderer umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung . The invention further relates to a pressure reducer comprising a pneumatic control device according to the preceding description.
Die Erfindung betrifft weiter ein Beatmungsgerät umfassend eine Patientenschnittstelle, ein Einatem-Ventil gemäß der vorangegangenen Beschreibung, das fluidkommunizierend mit dem Beatmungsgerät und der Patientenschnittstelle verbunden ist, ein Ausatem-Ventil gemäß der vorangegangenen Beschreibung, da fluidkommunizierend mit der Patientenschnittstelle verbunden ist, wobei ein Drucksensor an der Patientenschnittstelle ange¬ ordnet ist, der Druckzustandssignale an eine Steuereinheit übermittelt, wobei die Steuereinheit das Ausatem-Ventil steu¬ ert . The invention further relates to a respiratory device comprising a patient interface, an inhalation valve according to the preceding description, which is connected in fluid communication with the ventilator and the patient interface, an exhalation valve according to the preceding description, as connected in fluid communication with the patient interface , wherein a pressure sensor at the patient interface is attached ¬ belongs, transmitted to the pressure state signals to a control unit, wherein the control unit controls the exhalation valve steu ¬ ert.
Vorteilhafterweise umfasst das Beatmungsgerät eine Anästhesie¬ einheit aufweist, die fluidkommunizierend mit dem Einatem-Ven- til verbunden ist. Advantageously, the ventilator comprises an anesthesia ¬ unit which is connected in fluid communication with the inhalation valve.
Weiter betrifft die Erfindung ein Gebläsefiltergerät, das eine Gebläseeinheit, die eine Ansaugöff ung und eine Ausblasöffnung aufweist, eine Filtereinheit, die fluidkommunizierend mit der Ansaugöffnung verbunden ist und einer Nutzerschnittsteile mit einer Einatemöffnung, die fluidkommunizierend mit der Ausblasöffnung verbunden ist, umfasst, wobei das Gebläsefiltergerät zwischen der Ansaugöffnung und Ausatemöffnung eine pneumati¬ sche Steuervorrichtung gemäß der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung aufweist. Further, the invention relates to a blower filter device comprising a blower unit having a Ansaugöff and a blowout, a filter unit, which is fluid communicating with the suction port and a user interface parts with an inhalation port, which is connected in fluid communication with the blowout comprises, wherein the blower filter device between the suction and exhalation has a pneumatic ¬ cal control device according to the foregoing description of the invention.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Gasmischvorrichtung umfassend mindestens zwei Mischgasquellen, eine mit den Misch¬ gasquellen fluidkommunizierend verbundene Mischgasleitung, wo¬ bei zwischen mindestens einer Mischgasquelle und der Mischgasleitung ein Proportionalventil gemäß der vorangegangenen Beschreibung des Gegenstands der Erfindung fluidkommunizierend verbunden ist. The invention further relates to a gas mixing device comprising at least two mixed gas sources, a mixed with the mixing ¬ gas sources fluidly communicating mixed gas line where ¬ between at least one mixed gas source and the mixed gas line, a proportional valve according to the foregoing description of the subject invention fluidkommunizierend connected.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Zuhilfenahme der Zeichnung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail below with the aid of the drawing with reference to an advantageous embodiment. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung; Figure 1 is a schematic representation of a pneumatic control device;
Figur 2a-d eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung im Überdruckmodus; eine schematische Schnittdarstellung Zwei-Wege- Hochfrequenzpumpe ; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung im Unterdruckmodus; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung im Hinterdruckmodus; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung im Vordruckmodus; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung mit Verbindungselement ; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung mit Federelement; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung mit Federelement und Klappenventil ; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung mit mehreren Kammern im Vordruckmodus; eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung mit mehreren Kammern im Hinterdruckmodus; schematische Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen des Verschlusselements und der ersten Öffnung; schematische Darstellungen eines Gebläsefiltergeräts mit Nutzerschnittstelle; eine schematische Darstellung eines Beatmungsgeräts mit Patientenschnittstelle; Figur 15a, b schematische Darstellungen für Anordnungen Ausregeln von statischen (a) und dynamischen (b) Druckwiderständen; und Figure 2a-d is a schematic sectional view of a pneumatic control device in the overpressure mode; a schematic sectional view of two-way high-frequency pump; a schematic sectional view of a pneumatic control device in the vacuum mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device in the back pressure mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device in pre-printing mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device with connecting element; a schematic sectional view of a pneumatic control device with spring element; a schematic sectional view of a pneumatic control device with spring element and flapper valve; a schematic sectional view of a pneumatic control device with a plurality of chambers in pre-printing mode; a schematic sectional view of a pneumatic control device with a plurality of chambers in the back pressure mode; schematic sectional views of various embodiments of the closure member and the first opening; schematic representations of a blower filter device with user interface; a schematic representation of a ventilator with patient interface; Figure 15a, b are schematic representations of arrangements balancing of static (a) and dynamic (b) pressure resistances; and
Figur 16a, b schematische Darstellungen einer Gasmischvorrichtung . Figure 16a, b are schematic representations of a gas mixing device.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine pneumatische Steu¬ ervorrichtung mit dem Referenzzeichen 1 bezeichnet. Gemäß Figur 1 umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 ein Gehäuse 11, eine Pumpvorrichtung 4, ein erstes Anschlussleitungsele- ment 60 sowie ein zweites Anschlussleitungselement 80. In the following description of a pneumatic STEU ¬ ervorrichtung is referred to with the reference mark. 1 According to FIG. 1, the pneumatic control device 1 comprises a housing 11, a pump device 4, a first connecting line element 60 and a second connecting line element 80.
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel saugt die Pumpvorrichtung 4 Luft aus der Umgebung an und pumpt sie in die pneumatische Steuervorrichtung 1 hinein. Das durch die Pumpvorrichtung 4 in die pneumatische Steuervorrichtung 1 hineingepumpte Volumen, kann mittels eines Entlastungsventils 49 aus der pneumatischen Steuervorrichtung 1 abgelassen werden. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, the pumping device 4 sucks in air from the environment and pumps it into the pneumatic control device 1. The pumped by the pumping device 4 in the pneumatic control device 1 volume can be discharged by means of a relief valve 49 from the pneumatic control device 1.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 weist dabei als Pumpvorrichtung 4 eine Hochfrequenzpumpe auf, die mit einer Pumpfrequenz von mindestens 600 Hz arbeitet. Dadurch kann das Pumpvolumen der Pumpvorrichtung 4 sehr klein sein, sodass die Compliance des gesamten Systems ebenfalls klein ist. Es wird daher kein Hochpass in Form eines Drucktanks benötigt, der The pneumatic control device 1 has as a pumping device 4, a high-frequency pump, which operates at a pumping frequency of at least 600 Hz. As a result, the pumping volume of the pumping device 4 can be very small, so that the compliance of the entire system is also small. It is therefore not required a high pass in the form of a pressure tank, the
Pumpfrequenzen ausgleicht, die bei den Systemfrequenzen zwischen 0,1 Hz und 500 Hz angesiedelt sind. Balances pump frequencies, which are located at the system frequencies between 0.1 Hz and 500 Hz.
In Figur 2 wird eine schematische Schnittdarstellung einer pneumatischen Steuervorrichtung 1 dargestellt, die anstatt eines Entlastungsventils 49 eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 in der Pumpvorrichtung 4 aufweist. 2 shows a schematic sectional view of a pneumatic control device 1, which has a two-way high-frequency pump 40 in the pump device 4 instead of a relief valve 49.
Eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 weist gemäß Figur 3 dabei eine erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 und eine zweite Zwei- Wege-Durchlassöffnung 54 auf, die durch einen Zwei-Wege-Kanal 52 verbunden sind. In dem Zwei-Wege-Kanal 52 ist weiter eine Pumpöffnung 51 angeordnet, die den Zwei-Wege-Kanal 52 mit einer Pumpenkammer 58 verbindet. In der Pumpenkammer 58 ist ein Pumpenmembranelement 63 angeordnet, das mit hoher Frequenz schwingt und dabei Pumpstöße durch die Volumenänderung der Pumpenkammer 58 erzeugt. Die Pumpstöße können durch die Pumpöffnung 51 in den Zwei-Wege-Kanal 52 hinein wirken und bewirken eine Strömung durch die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54. A two-way high-frequency pump 40 has, according to FIG. 3, a first two-way passage opening 53 and a second two-way passage opening 53. Path passage opening 54 which are connected by a two-way channel 52. In the two-way channel 52, a pump opening 51 is further arranged, which connects the two-way channel 52 with a pump chamber 58. In the pump chamber 58, a pump membrane element 63 is arranged, which oscillates at a high frequency and generates pump surges by the change in volume of the pump chamber 58. The surge pulses may act through the pump port 51 into the two-way channel 52 and cause flow through the second two-way port 54.
In den Ausführungsbeispielen kann anstatt einer Zwei-Wege- Hochfrequenzpumpe 40 auch eine Hochfrequenzpumpe in Kombination mit einem Entlastungsventil 49 vorgesehen sein, das den Druck zwischen der Verbindungskammer 13 und der Steuerdruckkammer 2 bei ausgeschalteter Hochfrequenzpumpe ausgleicht. In the embodiments, instead of a two-way high frequency pump 40, a high frequency pump may be provided in combination with a relief valve 49 which equalizes the pressure between the communication chamber 13 and the control pressure chamber 2 when the high frequency pump is off.
Die Pumpvorrichtung 4 kann mehr als eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 aufweisen. Die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpen 40 können dabei als Stack aus in Reihe geschalteten Zwei-Wege- Hochfrequenzpumpen 40 ausgebildet sein. Dabei pumpt die erste Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 des Stacks von der Umgebung in die erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 der zweiten Zwei-Wege- Hochfrequenzpumpe 40. Die zweite Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt in die erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 der dritten Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40. Die letzte Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt dann in die Steuerdruckkammer 2. Mittels der Stackbildung können die Pumpendrücke mehrerer Zwei- Wege-Hochfrequenzpumpen '40 zusammengefasst werden. The pumping device 4 may include more than a two-way high-frequency pump 40. The two-way high-frequency pumps 40 can be designed as a stack of series-connected two-way high-frequency pumps 40. In this case, the first two-way high-frequency pump 40 of the stack pumps from the environment into the first two-way passage opening 53 of the second two-way high-frequency pump 40. The second two-way high-frequency pump 40 pumps into the first two-way passage opening 53 of the third two-way high-frequency pump 40. The last two-way high-frequency pump 40 then pumps into the control pressure chamber 2. By means of the stack formation, the pump pressures of several two-way high-frequency pumps ' 40 can be summarized.
Alternativ können mehrere parallel geschaltet Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpen 40 in der Pumpvorrichtung 4 vorhanden sein. Auf diese Weise können durch die parallel geschalteten Hochfrequenzpumpen 40 höhere Drücke als mit einer Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 erreicht werden. Die Strömung durch die Pumpöffnung 51, die aus der Pumpenkammer 58 hinaus gerichtet ist, ist dabei weiter auf die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54 gerichtet. D.h., dass ein Pump¬ stoß, der durch eine Verkleinerung des Volumens der Pumpenkam¬ mer 58 erzeugt wird, durch die Pumpöffnung direkt auf die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung gerichtet wird. In diesem Fall reißt die Strömung zwischen der Pumpöffnung 51 und der zweiten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54 das Fluid im Zwei-Wege- Kanal 52 mit, sodass eine Strömung von der ersten Zwei-Wege- Durchlassöffnung 53 zur zweiten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54 erzeugt wird. Bei einer Vergrößerung des Volumens der Pumpenkammer 58 wird das Fluid von dem Zwei-Wege-Kanal 52 durch die Pumpöffnung 51 in die Pumpenkammer 58 gesogen. In diesem Fall wird Luft aus dem Zwei-Wege-Kanal 52 in die Pumpenkammer 52 gesogen . Alternatively, a plurality of parallel-connected two-way high-frequency pumps 40 may be present in the pumping device 4. In this way, higher pressures can be achieved by the high-frequency pumps 40 connected in parallel than with a two-way high-frequency pump 40. The flow through the pumping port 51, which is directed out of the pumping chamber 58, is further directed to the second two-way passage opening 54. That is, a pumping ¬ shock, which is generated by a reduction of the volume of Pumpenkam ¬ mer 58, is directed through the pump opening directly on the second two-way port. In this case, the flow between the pumping port 51 and the second two-way passage opening 54 entrains the fluid in the two-way passage 52, so that a flow from the first two-way passage opening 53 to the second two-way passage opening 54 is produced. As the volume of the pumping chamber 58 increases, the fluid from the two-way passage 52 is drawn into the pumping chamber 58 through the pumping port 51. In this case, air is drawn into the pump chamber 52 from the two-way passage 52.
Die Pumpöffnung 51 ist dabei so weit von der zweiten Zwei- Wege-Durchlassöffnung 54 entfernt angeordnet, dass nur ein geringer Anteil an Fluid durch die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54 in den Zwei-Wege-Kanal 52 durch die Pumpöffnung 51 in die Pumpenkammer 58 fließt. Der größere Teil des Fluids wird aus der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 durch den Zwei-Wege-Kanal 52 und die Pumpöffnung 51 in die Pumpenkammer 58 gesaugt. Wenn die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 ausgeschaltet ist, ist in dem Zwei-Wege-Kanal 52 keine gerichtete Strömung vorhanden, die durch die Pumpvorrichtung 4 erzeugt wird. Vielmehr besteht zwischen der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 und der zweiten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 54 ein freier Strömungsweg durch den Zwei-Wege-Kanal 52, der in beide Richtungen gerichtet sein kann. Es kann somit zwischen der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 53 und der zweiten Zwei- Wege-Durchlassöffnung 54 ein Druckausgleich stattfinden. Daher wird ein Entlastungsventil 49 nicht mehr benötigt. In Figur 2a pumpt die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 von der Umgebung in eine Steuerdruckkammer 2. Der Pfeil mit dem Bezugszeichen 41 zeigt dabei die Steuerflussrichtung an, mit der eine Fluidströmung aus der Pumpvorrichtung 4 dargestellt wird. In Figur 2a ist damit der Druck in der Steuerdruckkammer 2 mittels der Pumpvorrichtung 4 erhöht. The pump opening 51 is arranged so far away from the second two-way passage opening 54 that only a small proportion of fluid through the second two-way passage opening 54 into the two-way passage 52 through the pump opening 51 into the pump chamber 58 flows. The greater part of the fluid is drawn from the first two-way passage 53 through the two-way passage 52 and the pump port 51 into the pump chamber 58. When the two-way high-frequency pump 40 is turned off, there is no directional flow generated in the two-way channel 52, which is generated by the pumping device 4. Rather, between the first two-way port 53 and the second two-port port 54 is a free flow path through the two-way channel 52, which may be directed in both directions. It can thus take place between the first two-way passage opening 53 and the second two-way passage opening 54, a pressure equalization. Therefore, a relief valve 49 is no longer needed. In FIG. 2 a, the two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into a control pressure chamber 2. The arrow with the reference numeral 41 indicates the control flow direction with which a fluid flow from the pump device 4 is represented. In FIG. 2 a, the pressure in the control pressure chamber 2 is thus increased by means of the pump device 4.
Ein erstes Membranelement 3 bildet eine Wand der Steuerdruckkammer 2. Das erste Membranelement 3 ist weiter mit einem Ver Schlusselement 7 verbunden. Das Verschlusselement 7 ist dazu ausgebildet, eine erste Öffnung 6 einer ersten Druckkammer 5 zu verschließen oder zu öffnen. Die erste Öffnung 6 kann dabe einen Durchmesser von 1 mm bis 10 mm haben. Der gewählte A first membrane element 3 forms a wall of the control pressure chamber 2. The first membrane element 3 is further connected to a closing element 7 Ver. The closure element 7 is designed to close or open a first opening 6 of a first pressure chamber 5. The first opening 6 may have a diameter of 1 mm to 10 mm. The chosen one
Durchmesser der ersten Öffnung 6 hängt von dem Vordruck ab, mit dem die pneumatische Steuervorrichtung 1 arbeitet. Diameter of the first opening 6 depends on the form with which the pneumatic control device 1 operates.
In der Ausführungsform gemäß Figur 2a wird aufgrund des erhöhten Druckes in der Steuerdruckkammer 2 das erste Membranelement 3 aus der Steuerdruckkammer 2 heraus gedrückt, d.h. dass das erste Membranelement 3 dabei ausgelenkt wird, indem sich die Oberfläche des ersten Membranelements 3 ausbeult bzw. In the embodiment according to FIG. 2a, due to the increased pressure in the control pressure chamber 2, the first membrane element 3 is pushed out of the control pressure chamber 2, i. that the first membrane element 3 is deflected thereby, by the surface of the first membrane element 3 bulges out or
wölbt. Dabei wird das Verschlusselement 7 auf die erste Öffnung 6 gedrückt und verschließt die erste Öffnung 6. bulges. In this case, the closure element 7 is pressed onto the first opening 6 and closes the first opening 6.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2a ist an dem ersten Anschlussleitungselement 60 eine Druckquelle angeschlossen. Dies wird durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung kennzeichnet, dargestellt. Der durch die Druckquelle erzeugte Druck an der ersten Öffnung 6 reicht nicht aus, um den Druck in der Steuerdruckkammer 2 zu kompensieren, der durch die Pumpvorrichtung 4 erzeugt wird. Daher verschließt das Verschlusselement 7 die erste Öffnung 6 so lange, bis die In the exemplary embodiment according to FIG. 2 a, a pressure source is connected to the first connecting line element 60. This is represented by the arrow 9, which marks the pump flow direction. The pressure generated by the pressure source at the first opening 6 is not sufficient to compensate for the pressure in the control pressure chamber 2, which is generated by the pumping device 4. Therefore, the closure member 7 closes the first opening 6 until the
Pumpvorrichtung 4 einen Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 2 erzeugt, dessen Kraft auf das erste Membranelement 3 kleiner ist als die Kraft, die durch die Druckquelle an dem ersten Membranelement 3 erzeugt wird. Pumping device 4 generates a control pressure in the control pressure chamber 2, whose force on the first membrane element 3 is smaller is the force generated by the pressure source on the first membrane element 3.
Die erste Druckkammer 5 weist weiter eine zweite Öffnung 8 auf, die mit einem zweiten Anschlussleitungselement 80 verbun¬ den ist. Das zweite Anschlussleitungselement 80 kann dabei mit weiteren pneumatischen Komponenten verbunden sein oder einen Auslass zur Umgebung bereitstellen. Solange das Verschlussele¬ ment 7 die erste Öffnung 6 verschließt, fließt kein Fluid durch die zweite Öffnung 80. The first pressure chamber 5 further has a second opening 8 which is connected to a second connecting line element 80 verbun ¬ . The second connection line element 80 may be connected to other pneumatic components or provide an outlet to the environment. As long as the Verschlussele ¬ ment 7 closes the first opening 6, no fluid flows through the second opening 80th
In Figur 2b ist das Ausführungsbeispiel aus Figur 2a dargestellt, wobei die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 ausgeschaltet ist. D.h., dass die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 eine offene fluidkommunizierende Verbindung zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der Umgebung bildet. D.h., dass zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der Umgebung ein Druckausgleich stattfindet, sodass in der Steuerdruckkammer 2 Umgebungsdruck herrscht. Der Druck in dem ersten Anschlussleitungselement 60 ist nun größer als der Druck in der Steuerdruckkammer 2, der auf das Membranelement 7 wirkt. Daher wird das Membranelement 3 mit dem Ver¬ schlusselement 7 in die Steuerdruckkammer 2 hineingedrückt, sodass das Verschlusselement 7 die erste Öffnung 6 öffnet. FIG. 2 b shows the exemplary embodiment from FIG. 2 a, with the two-way high-frequency pump 40 being switched off. That is, the two-way high frequency pump 40 forms an open fluid communicating connection between the control pressure chamber 2 and the environment. That is, between the control pressure chamber 2 and the environment, a pressure equalization takes place, so that in the control pressure chamber 2 ambient pressure prevails. The pressure in the first connecting line element 60 is now greater than the pressure in the control pressure chamber 2, which acts on the membrane element 7. Therefore, the membrane element 3 is pressed with the Ver ¬ closing element 7 in the control pressure chamber 2, so that the closure element 7, the first opening 6 opens.
Über die erste Druckkammer 5 sind die erste Öffnung 6 und die zweite Öffnung 8 in diesem Fall fluidkommunizierend miteinander verbunden, sodass ein Fluid von der ersten Öffnung 6 zu der zweiten Öffnung zu 8 strömen kann. Dies ist durch den Pfeil 10 gekennzeichnet, der die Durchlassflussrichtung darstellt. Die pneumatische Steuervorrichtung 1 ist nun geöffnet In this case, the first opening 6 and the second opening 8 are connected to each other in a fluid-communicating manner via the first pressure chamber 5, so that a fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8. This is indicated by the arrow 10, which represents the Durchlassflussrichtung. The pneumatic control device 1 is now open
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2c ist die pneumatische Steuervorrichtung 1 baugleich zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 2a. Lediglich die Druckquelle ist in diesem Fall an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 fluidkommunizierend verbunden. Dies wird durch den Pfeil 9 angezeigt, der die Pumpen- flussrichtung darstellt. In the exemplary embodiment according to FIG. 2c, the pneumatic control device 1 is identical to the exemplary embodiment in FIG. 2a. Only the pressure source is in this case on the second connection line element 80 fluidly communicating connected. This is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
Figur 2d zeigt den geöffneten Zustand der pneumatischen Steu¬ ervorrichtung 1, in dem die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 ausgeschaltet ist. Das Verschlusselement 7 ist 'dabei im Öffnungszustand, sodass die erste Öffnung 6 geöffnet ist. Dabei kann ein Fluid von der zweiten Öffnung 8 durch die erste Figure 2d shows the opened state of the pneumatic STEU ¬ ervorrichtung 1, in which the two-way radio frequency pump is off 40th The closure element 7 is ' in the open state, so that the first opening 6 is opened. In this case, a fluid from the second opening 8 through the first
Druckkammer 5 zu der ersten Öffnung 6 fließen. Pressure chamber 5 to flow to the first opening 6.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 gemäß der Figuren 2a-d kann als Proportionalventil 100 ausgebildet sein. Je nachdem wie stark die Pumpvorrichtung 4 pumpt, d.h. wie groß der Druck in der Steuerdruckkammer 2 ist, kann der Abstand zwischen dem Verschlusselement 7 und der ersten Öffnung 6 gesteuert werden. Bei kleinen Abständen kann nur ein geringer Fluidstrom von der ersten Öffnung 6 zu der zweiten Öffnung 8 fließen. Bei großem Abstand, d.h. bei einem kleinen Steuerdruck, kann ein großer Fluidstrom zwischen der ersten Öffnung 6 und der zweiten Öffnung 8 fließen. Mit dem Proportionalventil 100 wird dabei der Druckwiderstand an der ersten Öffnung 6 konstant gehalten. The pneumatic control device 1 according to FIGS. 2 a - d can be designed as a proportional valve 100. Depending on how much the pumping device 4 pumps, i. E. How large the pressure in the control pressure chamber 2, the distance between the closure member 7 and the first opening 6 can be controlled. At small distances, only a small flow of fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8. At a large distance, i. at a small control pressure, a large fluid flow can flow between the first opening 6 and the second opening 8. With the proportional valve 100, the pressure resistance at the first opening 6 is kept constant.
Figur 4a zeigt eine pneumatische Steuervorrichtung 1 mit einem Gehäuse 11, in dem eine Steuerdruckkammer 2 angeordnet ist. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet, das mit einem Verschlusselement 7 verbunden ist. Weiter ist in der Steuerdruckkammer 2 eine Figure 4a shows a pneumatic control device 1 with a housing 11 in which a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3, which is connected to a closure element 7. Next is in the control pressure chamber 2 a
Pumpvorrichtung 40 angeordnet, die einen Unterdruck in der Steuerdruckkammer 2 herstellen kann. Die Pumpvorrichtung 40 umfasst dazu eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40, die Fluid aus der Steuerdruckkammer 2 ansaugt und in die Umgebung pumpt. Weiter weist die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine erste Druckkammer 5 mit einer ersten Öffnung 6 auf. Die erste Öffnung 6 ist durch das Verschlusselement 7 verschließbar. An der ersten Öffnung 6 ist ein erstes Anschlussleitungselement 60 angeordnet . Pump device 40 is arranged, which can establish a negative pressure in the control pressure chamber 2. For this purpose, the pump device 40 comprises a two-way high-frequency pump 40, which sucks in fluid from the control pressure chamber 2 and pumps it into the environment. Furthermore, the pneumatic control device 1 has a first pressure chamber 5 with a first opening 6. The first opening 6 can be closed by the closure element 7. At the First port 6, a first connection line element 60 is arranged.
In der Ausführungsform gemäß Figur 4a ist an dem ersten Anschlussleitungselement 60 eine Unterdruckquelle fluidkommuni- zierend angeschlossen. Dies wird durch den Pfeil 9 dargestellt, der die Pumpenflussrichtung anzeigt. An der ersten Öffnung 6 herrscht damit bei angeschalteter Unterdruckquelle ein Unterdruck relativ zur Steuerdruckkammer 2. Daher wird das Verschlusselement 7 bei ausgeschalteter Pumpvorrichtung 4 auf die erste Öffnung 6 gedrückt. In the embodiment according to FIG. 4 a, a vacuum source is connected in a fluid-communicating manner to the first connecting line element 60. This is represented by the arrow 9 indicating the pump flow direction. When the negative pressure source is switched on, a negative pressure prevails at the first opening 6 relative to the control pressure chamber 2. Therefore, when the pumping device 4 is switched off, the closure element 7 is pressed onto the first opening 6.
In Figur 4b ist die Pumpvorrichtung 4 angeschaltet, was durch den Pfeil 41 dargestellt ist, der die Steuerflussrichtung anzeigt. Dadurch entsteht in der Steuerdruckkammer 2 ein Unterdruck. Der Druck in der Steuerdruckkammer 2 ist damit viel kleiner oder mindestens genauso groß wie der Druck an der ersten Öffnung 6. Da in der ersten Druckkammer 5 ein höherer Druck herrscht als in der Steuerdruckkammer 2, wenn die In Figure 4b, the pumping device 4 is turned on, which is represented by the arrow 41 indicating the direction of control flow. This creates a negative pressure in the control pressure chamber 2. The pressure in the control pressure chamber 2 is thus much smaller or at least as great as the pressure at the first opening 6. Since a higher pressure prevails in the first pressure chamber 5 than in the control pressure chamber 2, if the
Pumpvorrichtung 4 einen Unterdruck erzeugt, wird das erste Membranelement 3 in die Steuerdruckkammer 2 hineingedrückt. Da das erste Membranelement 3 mit dem Verschlusselement 7 verbunden ist, wird das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 wegbewegt. Dadurch wird die erste Öffnung 6 geöffnet. Das Verschlusselement 7 ist damit im Öffnungszustand. Weiter ist die zweite Öffnung 8 mit der ersten Öffnung 6 fluidkommunizierend verbunden, sodass ein Fluidstrom von der zweiten Öffnung 8 zu der ersten Öffnung 6 strömen kann. Pfeil 10 stellt dabei die Durchflussrichtung dar. Pumping device 4 generates a negative pressure, the first membrane element 3 is pressed into the control pressure chamber 2. Since the first membrane element 3 is connected to the closure element 7, the closure element 7 is moved away from the first opening 6. As a result, the first opening 6 is opened. The closure element 7 is thus in the open state. Furthermore, the second opening 8 is connected in a fluid-communicating manner with the first opening 6 so that a fluid flow can flow from the second opening 8 to the first opening 6. Arrow 10 represents the flow direction.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 4a und 4b kann als Druckwiderstand 101 eingesetzt werden. Dabei kann über die Größe des Unterdrucks in der Steuerdruckkammer 2 der Abstand zwischen dem Verschlusselement 7 und der ersten Öffnung 6 gesteu- ert werden. Je nach Größe dieses Abstands kann ein größerer o der kleinerer Fluidstrom von der zweiten Öffnung 8 zu der ers ten Öffnung 6 strömen. Bei einer Benutzung als Druckwiderstan 101, wird auf einen konstanten Strömungswiderstand geregelt. Dieser Strömungswiderstand stellt sich dabei- zwischen der ers ten Öffnung 6 und dem Verschlusselement 7 ein. The embodiment of Figures 4a and 4b can be used as a pressure resistor 101. In this case, the distance between the closure element 7 and the first opening 6 can be controlled via the size of the negative pressure in the control pressure chamber 2. be. Depending on the size of this distance, a larger o of the smaller fluid flow from the second opening 8 to the ers th opening 6 to flow. When used as Druckwiderstan 101, is regulated to a constant flow resistance. This flow resistance adjusts itself between the first opening 6 and the closure element 7.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der pneumatischen Steuer¬ vorrichtung 1, die als Funktion des Hinterdrucks gesteuert wird. Dabei ist der Hinterdruck als der Druck definiert, der sich bei dem aus der pneumatischen Steuervorrichtung 1 heraus fließenden Fluid einstellt. Dementsprechend ist der Vordruck als der Druck definiert, der sich beim Hineinfließen in die pneumatische Steuervorrichtung 1 einstellt. Wenn wie in Figur 5a dargestellt bei geöffnetem Verschlusselement 7 das Fluid von der zweiten Öffnung 8 zu der ersten Öffnung 6 fließt, herrscht an der zweiten Öffnung 8 und der mit der zweiten Öff nung 8 verbundenen ersten Druckkammer 5 der Vordruckzustand. An der ersten Öffnung 6 und dem damit verbundenen ersten An- schlussleitungselement 60 herrscht entsprechend der Hinterdruck. Figure 5 shows an embodiment of the pneumatic control ¬ device 1, which is controlled as a function of the back pressure. In this case, the back pressure is defined as the pressure which is established in the fluid flowing out of the pneumatic control device 1. Accordingly, the pre-pressure is defined as the pressure which is established when flowing into the pneumatic control device 1. If, as shown in Figure 5a shown with open closure element 7, the fluid flows from the second opening 8 to the first opening 6, prevails at the second opening 8 and the voltage associated with the second Publ 8 first pressure chamber 5 of the pre-pressure state. At the first opening 6 and the associated first connection line element 60, the backpressure prevails.
Die Ausführungsform gemäß Figur 5a umfasst zunächst die glei- chen Elemente wie die Ausführungsform nach Figur 2a. Weiter ist auch eine Druckquelle an dem zweiten Anschlussleitungsele ment 80 angeschlossen. The embodiment according to FIG. 5a initially comprises the same elements as the embodiment according to FIG. 2a. Next, a pressure source to the second Anschlußleitungsele element 80 is connected.
Zusätzlich zu der Ausführungsform gemäß Figur 2a umfasst die Ausführungsform nach Figur 5a eine Verbindungskammer 13, aus der die Pumpvorrichtung 4 bei einem Pumpvorgang ein Fluid ent nimmt und in die Steuerdruckkammer 2 pumpt. Die Pumpvorrichtung 4 pumpt damit von der Verbindungskammer 13 in die Steuer druckkammer 2. Weiter ist die Verbindungskammer 13 über eine Verbindungsöffnung 14 mit einem Abzweigleitungselement 12 verbunden, das eine fluidkommunizierende Verbindung zu dem ersten Anschluss- leitungselement 60 aufweist. Über das Abzweigleitungselement 12 kann damit ein Druckausgleich zwischen dem ersten Anschlussleitungselement 60 bzw. der ersten Öffnung 6 und der Verbindungskammer 13 stattfinden. In der Verbindungskammer 13 herrscht damit der Hinterdruck. In addition to the embodiment according to FIG. 2 a, the embodiment according to FIG. 5 a comprises a connecting chamber 13, from which the pump device 4 takes a fluid during a pumping operation and pumps it into the control pressure chamber 2. The pumping device 4 thus pumps from the connecting chamber 13 in the control pressure chamber. 2 Furthermore, the connection chamber 13 is connected via a connection opening 14 to a branch line element 12, which has a fluid-communicating connection to the first connection line element 60. By way of the branch line element 12, pressure equalization between the first connection line element 60 or the first opening 6 and the connection chamber 13 can thus take place. In the connecting chamber 13 thus prevails the back pressure.
Weiter pumpt damit die Pumpvorrichtung 4 von dem Abzweigleitungselement 12 in die Steuerdruckkammer 2. Solange die Next pumps so that the pumping device 4 of the branch line element 12 in the control pressure chamber 2. As long as the
Pumpvorrichtung 4 eingeschaltet ist, herrscht in der Steuerdruckkammer 2 ein höherer Druck als in der ersten Druckkammer 5 und an der ersten Öffnung 6. Daher wird das erste Membranelement 3 mit dem Verschlusselement 7 auf die erste Öffnung 6 gedrückt und verschließt die erste Öffnung 6. Pumping device 4 is turned on, there is a higher pressure in the control pressure chamber 2 than in the first pressure chamber 5 and the first opening 6. Therefore, the first membrane element 3 is pressed with the closure element 7 on the first opening 6 and closes the first opening. 6
Sobald die Pumpvorrichtung 4, die eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 aufweist, ausgeschaltet ist, wird zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der Verbindungskammer 13 eine offene flu- idkommunizierende Verbindung hergestellt. Zwischen der Verbindungskammer 13 und der Steuerdruckkammer 2 kann damit ein Druckausgleich stattfinden, sodass sich in der Steuerdruckkammer 2 der Hinterdruck einstellt. Damit herrscht in der Steuerdruckkammer 2 der gleiche Druck wie an der ersten Öffnung 6 bzw. wie an dem ersten Anschlussleitungselement 60. As soon as the pump device 4, which has a two-way high-frequency pump 40, is switched off, an open fluid-communicating connection is established between the control pressure chamber 2 and the connection chamber 13. Between the connecting chamber 13 and the control pressure chamber 2 can thus take place pressure equalization, so that adjusts the back pressure in the control pressure chamber 2. Thus, in the control pressure chamber 2, the same pressure prevails as at the first opening 6 or as at the first connection line element 60.
Da der Vordruck in der ersten Druckkammer 5 auf Grund der Druckquelle, die an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 angeschlossen ist, größer ist als der Hinterdruck, wird das erste Membranelement 3 mit dem Verschlusselement 7 in die Steuerdruckkammer 2 hineingedrückt. Das Verschlusselement 7 wird damit in den Öffnungs zustand versetzt, sodass die erst Öffnung 6 geöffnet ist. Damit kann zwischen der zweiten Öff nung 8 und der ersten Öffnung 6 ein Fluid strömen. In Figur 5b ist eine Ausführungsform dargestellt, die die gleichen Elemente wie die Ausführungsform gemäß Figur 5a um- fasst. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 5a ist eine Unterdruckquelle an dem ersten Anschlussleitungsele¬ ment 60 angeschlossen. An dem zweiten Anschlussleitungselement 80 ist keine Druckquelle angeschlossen. Mittels der Unterdruckquelle wird in dem ersten Anschlussleitungselement 60 und damit an der ersten Öffnung 6 ein Unterdruck relativ zu der ersten Druckkammer 5 hergestellt. Da das erste Anschlussleitungselement 60 über das Abzweigleitungselement 12 mit der Verbindungskammer 13 verbunden ist, entsteht bei ausgeschalteter Pumpvorrichtung, d. h. bei ausgeschalteter Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40, ein Druckausgleich zwischen der Steuerdruckkammer 2 und dem ersten Anschlussleitungselement 60. In der Steuerdruckkammer 2 wird damit über die Abzweigleitung 12 ein Unterdruck mittels der Unterdruckquelle hergestellt. Da in der ersten Druckkammer 5 ein höherer Druck als in der Steuerdruckkammer herrscht, wird dann das erste Membranelement 3 mit dem Verschlusselement 7 in die Steuerdruckkammer 2 gedrückt. Damit wird die erste Öffnung 6 geöffnet. Es kann dann von der zweiten Öffnung 8 ein Fluid zu der ersten Öffnung 6 strömen. Das Verschlusselement 7 ist dabei im Öffnungs zustand . Since the admission pressure in the first pressure chamber 5 due to the pressure source, which is connected to the second connection line element 80, is greater than the back pressure, the first membrane element 3 is pressed with the closure element 7 into the control pressure chamber 2. The closure element 7 is thus offset in the open state, so that the first opening 6 is opened. This can flow between the second opening Publ 8 and the first opening 6, a fluid. FIG. 5b shows an embodiment which comprises the same elements as the embodiment according to FIG. 5a. In contrast to the embodiment according to FIG. 5 a, a vacuum source is connected to the first connecting line element 60. At the second connection line element 80, no pressure source is connected. By means of the vacuum source, a negative pressure relative to the first pressure chamber 5 is produced in the first connection line element 60 and thus at the first opening 6. Since the first connecting line element 60 is connected to the connecting chamber 13 via the branch line element 12, a pressure equalization between the control pressure chamber 2 and the first connecting line element 60 occurs when the pumping device is switched off, ie when the two-way high-frequency pump 40 is switched off the branch line 12 made a negative pressure by means of the vacuum source. Since a higher pressure prevails in the first pressure chamber 5 than in the control pressure chamber, then the first membrane element 3 with the closure element 7 is pressed into the control pressure chamber 2. Thus, the first opening 6 is opened. It may then flow from the second opening 8, a fluid to the first opening 6. The closure element 7 is in the opening state.
Sobald die Pumpvorrichtung 4 anfängt zu pumpen, wird in der Steuerdruckkammer 2 der Druck erhöht. Damit wird das erste Membranelement 3 wieder aus der Steuerdruckkammer 2 heraus gedrückt, sodass sich das Verschlusselement 7 wieder auf die Öffnung 6 legt und diese verschließt. Auch diese Ausführungsform wird mittels einer Funktion des Hinterdrucks angesteuert. As soon as the pumping device 4 begins to pump, the pressure in the control pressure chamber 2 is increased. Thus, the first membrane element 3 is again pushed out of the control pressure chamber 2, so that the closure element 7 again lays on the opening 6 and closes it. This embodiment is also controlled by means of a function of the back pressure.
Die Figuren 5a und 5b zeigen damit einen hinterdruckgesteuer- ten Druckwiderstand 102. Dabei wird der Öffnungszustand des Verschlusselementes 7 bzw. der Abstand zwischen dem Verschlus- selement 7 und der ersten Öffnung 6 abhängig von dem Hinterdruck gesteuert. Je nach Größe des Hinterdrucks, kann die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 nur ein bestimmtes Volumen in die Steuerdruckkammer 2 pumpen. Wenn ein geringer Hinterdruck herrscht, wird auch der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 2 geringer ausfallen als wenn ein höherer Hinterdruck herrschen würde. Bei einem geringeren Hinterdruck wird damit der Abstand zwischen dem Verschlusselement 7 und der ersten Öffnung 6 erhöht, da das erste Membranelement 3 durch den geringeren Steuerdruck 2, der aus dem geringeren Hinterdruck resultiert, tiefer in die Steuerdruckkammer 2 hineingedrückt wird als bei einem höheren Hinterdruck. FIGS. 5a and 5b thus show an underpressure-controlled pressure resistor 102. In this case, the opening state of the closure element 7 or the distance between the closure element and the closure selement 7 and the first opening 6 depending on the back pressure controlled. Depending on the size of the back pressure, the two-way high-frequency pump 40 can pump only a certain volume in the control pressure chamber 2. If there is a slight underpressure, the control pressure in the control pressure chamber 2 will also be lower than if a higher back pressure prevailed. With a lower back pressure so that the distance between the closure member 7 and the first opening 6 is increased because the first membrane element 3 is pushed deeper into the control pressure chamber 2 by the lower control pressure 2, resulting from the lower back pressure than at a higher pressure.
Die Ausführungsform gemäß Figur 6a umfasst eine pneumatische Steuervorrichtung 1 mit einem Gehäuse 11, in dem eine Steuerdruckkammer 2 und eine erste Druckkammer 5 vorgesehen sind. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet, das in dieser Ausführungsform gleichzeitig eine Wand der ersten Druckkammer 5 ist. Mit dem ersten Membranelement 3 ist ein Verschlusselement 7 verbunden. Das Verschlusselement 7 ist dazu ausgebildet, eine erste Öffnung 6 der ersten Druckkammer 5 zu öffnen und zu verschließen. An der ersten Öffnung 6 ist weiter ein erstes Anschlussleitungsele- ment 60 fluidkommunizierend verbunden. An dem Anschlusslei- tungselement 60 können weitere pneumatische Komponenten angeschlossen werden. Weiter umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine Pumpvorrichtung 4, die eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 aufweist. Die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt dabei von der Steuerdruckkammer 2 in eine Verbindungskammer 13. Die Verbindungskammer 13 ist mittels eines Abzweigleitungselement 12, das über eine Verbindungsöffnung 14 mit einer Verbindungkammer 13 verbunden ist, mit einem zweiten An- schlussleitungselement 80 verbunden, wobei das zweite An- schlussleitungselement 80 mit einer zweiten Öffnung 8 der ersten Druckkammer 5 fluidkommunizierend verbunden ist. Zwischen der ersten Druckkammer 5 und der Steuerdruckkammer 2 kann da¬ mit bei ausgeschalteter Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 ein Druckausgleich stattfinden. The embodiment according to FIG. 6a comprises a pneumatic control device 1 with a housing 11, in which a control pressure chamber 2 and a first pressure chamber 5 are provided. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3, which in this embodiment is at the same time a wall of the first pressure chamber 5. A closure element 7 is connected to the first membrane element 3. The closure element 7 is designed to open and close a first opening 6 of the first pressure chamber 5. At the first opening 6, a first connecting line element 60 is further connected in a manner that communicates in a fluid-communicating manner. At the connection line element 60 further pneumatic components can be connected. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a pump device 4, which has a two-way high-frequency pump 40. In this case, the two-way high-frequency pump 40 pumps from the control pressure chamber 2 into a connection chamber 13. The connection chamber 13 is connected to a second connection line element 80 by means of a branch line element 12, which is connected via a connection opening 14 to a connection chamber 13 second connection line element 80 is connected in fluid communication with a second opening 8 of the first pressure chamber 5. Between The first pressure chamber 5 and the control pressure chamber 2 can take place there ¬ with a switched off two-way high-frequency pump 40, a pressure compensation.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6a ist an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 eine Druckquelle angeschlossen, wie durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung anzeigt, dargestellt ist. Bei ausgeschalteter Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 stellt sich dabei in der ersten Druckkammer 5 und in der Steuerdruckkammer 2 der gleiche Druck ein. Dieser Druck ist größer als der Druck an der ersten Öffnung 6 bzw. dem ersten Anschlussleitungselement 60. Daher wird das erste Membranelement 3 im Bereich der ersten Öffnung 6 aus der Steuerdruckkammer 2 hinaus gedrückt und damit das Verschlusselement 7 auf die erste Öffnung 6 gedrückt. Damit ist das Verschlusselement 7 im Schließzustand und verschließt die erste Öffnung 6. In the exemplary embodiment according to FIG. 6a, a pressure source is connected to the second connecting line element 80, as shown by the arrow 9, which indicates the pump flow direction. When the two-way high-frequency pump 40 is switched off, the same pressure arises in the first pressure chamber 5 and in the control pressure chamber 2. This pressure is greater than the pressure at the first opening 6 and the first connection line element 60. Therefore, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2 in the region of the first opening 6 and thus the closure element 7 is pressed onto the first opening 6. Thus, the closure element 7 in the closed state and closes the first opening. 6
Die Ausführungsform gemäß Figur 6b weist die gleichen Elemente wie die Ausführungsform gemäß Figur 6a auf. Im Unterschied dazu ist an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 keine Druckquelle vorgesehen. Stattdessen ist an dem ersten Anschlussleitungselement 60 eine Unterdruckquelle vorgesehen, wie durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung anzeigt, dargestellt wird. Bei ausgeschalteter Pumpvorrichtung 4 bzw. Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 wird zwischen der ersten Druckkammer und der Steuerdruckkammer 2 ein Druckausgleich geschehen. Da an der ersten Öffnung 6 aufgrund der Unterdruckquelle ein Unterdruck herrscht, wird das Verschlusselement 7 durch den Druck in der Steuerdruckkammer 2 auf die erste Öffnung 6 gedrückt. Die erste Öffnung 6 ist damit durch das Verschlusselement 7 verschlossen. Wenn die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 einen Pumpvorgang beginnt, wird der Druck in der Steuerdruckkammer 2 reduziert. Ein Druckausgleich zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der ersten Druckkammer 5 findet daher nicht mehr statt. Durch die Reduktion des Druckes in der Steuerdruckkammer 2 wird aufgrund des Druckes in der ersten Druckkammer 5 das erste Membranelement 3 in die Steuerdruckkammer 2 gedrückt. Damit wird auch das Verschlusselement 7 von der ers¬ ten Öffnung 6 wegbewegt. Die erste Öffnung 6 ist damit geöff¬ net. Das Verschlusselement 7 ist dabei im Öffnungs zustand . The embodiment according to FIG. 6b has the same elements as the embodiment according to FIG. 6a. In contrast, no pressure source is provided on the second connecting line element 80. Instead, a negative pressure source is provided on the first connection line element 60, as represented by the arrow 9 indicating the pump flow direction. When the pumping device 4 or two-way high-frequency pump 40 is switched off, a pressure equalization will take place between the first pressure chamber and the control pressure chamber 2. Since a negative pressure prevails at the first opening 6 due to the negative pressure source, the closure element 7 is pressed onto the first opening 6 by the pressure in the control pressure chamber 2. The first opening 6 is thus closed by the closure element 7. When the two-way high-frequency pump 40 starts pumping, the pressure in the control pressure chamber 2 is reduced. A pressure equalization between the control pressure chamber 2 and the first pressure chamber 5 is therefore not anymore. Due to the reduction of the pressure in the control pressure chamber 2, the first membrane element 3 is pressed into the control pressure chamber 2 due to the pressure in the first pressure chamber 5. Thus, the closure element 7 is moved away from the ers ¬ th opening 6. The first opening 6 is thus geöff ¬ net. The closure element 7 is in the opening state.
Die Ausführungsform gemäß Figur 6a und 6b sind als Funktion des Vordruckes gesteuert. Eine Änderung des Vordruckes bewirkt eine Änderung des Steuerdruckes in der Steuerdruckkammer 2, da die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 bei einem geringen Vordruck gegen einen geringen Druck in der Verbindungskammer 13 pumpen muss und bei einem hohen Vordruck gegen ein hohen Druck in der Verbindungskammer 13 pumpen muss. Bei einem hohen Vordruck wird daher in der Steuerdruckkammer 2 bei gleicher Pumpfre¬ quenz ein höherer Druck herrschen als bei einem niedrigen Vordruck. Der Abstand zwischen dem Verschlusselement 7 und der ersten Öffnung 6 wird daher bei einer Änderung des Vordruckes nur unwesentlich geändert werden, da gleichzeitig bei einer Erhöhung des Vordruckes eine Erhöhung des Steuerdrucks stattfindet. Ebenso wird bei einer Reduzierung des Vordruckes in der ersten Druckkammer 5 eine Reduktion des Steuerdruckes in der Steuerdruckkammer 2 stattfinden. The embodiment according to FIGS. 6a and 6b are controlled as a function of the admission pressure. A change in the form causes a change in the control pressure in the control pressure chamber 2, since the two-way high-frequency pump 40 must pump at a low pressure against a low pressure in the connecting chamber 13 and pump at a high pressure against a high pressure in the connecting chamber 13 got to. At high inlet pressure therefore is at the same Pumpfre acid sequence, a higher pressure as a rule at a low inlet pressure in the control pressure chamber. 2 The distance between the closure element 7 and the first opening 6 will therefore be changed only insignificantly with a change in the form, since at the same time an increase in the admission pressure an increase in the control pressure takes place. Likewise, with a reduction of the admission pressure in the first pressure chamber 5, a reduction of the control pressure in the control pressure chamber 2 will take place.
Die Ausführungsform gemäß Figur 6a und Figur 6b können damit einen Vordruck geregelten Druckwiderstand 103 darstellen. The embodiment according to FIG. 6 a and FIG. 6 b can thus represent a pre-pressure-regulated pressure resistor 103.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die pneumatische Steuervorrichtung 1 ein Gehäuse 11 aufweist, in der eine Steuerdruckkammer 2 angeordnet ist. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet. Weiter ist an der Steuerdruckkammer 2 eine Pumpvorrichtung 4 angeordnet, die eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 aufweist. Die Pumpvorrichtung 4 pumpt dabei von der Umgebung in die Steuerdruckkammer 2 hinein. Weiter umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine erste Druckkammer 5, die eine erste Öffnung 6 aufweist. Die erste Öffnung 6 kann durch ein Verschlusselement 7 geöffnet und verschlossen werden. Das Verschlusselement 7 ist dabei mit einem Verbindungselement 15 verbunden. Das Verbindungselement 15 verbindet das Verschlusselement 7 mit dem ersten Membranele¬ ment 3. Das Verschlusselement 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Kolben ausgebildet, der mit einem Endstück an dem Verschlusselement 7 befestigt ist und beabstandet von die¬ sem Ende mit dem Membranelement 3 verbunden ist. Dabei kann das gegenüberliegende Endstück des Kolbens mit dem ersten Membranelement 3 verbunden sein oder ein Teilstück des Kolbens, das von diesem gegenüberliegenden Endstück des Kolbens beabstandet ist. Das Verbindungselement 15 wird in einem Führungselement 17 geführt, sodass eine Bewegung des ersten Memb¬ ranelementes 3 eine geführte Bewegung des Verbindungselementes 15 bewirkt. Das Verbindungselement 15 kann dabei durch mehrere Führungselemente 17 geführt werden, um eine stabilere Führung des Verbindungselementes 15 bereitzustellen. Figure 7 shows a further embodiment of the invention, wherein the pneumatic control device 1 comprises a housing 11 in which a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Further, a pump device 4 is arranged at the control pressure chamber 2, which has a two-way high-frequency pump 40. The pumping device 4 pumps from the environment into the control pressure chamber 2. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a first pressure chamber 5, which has a first opening 6. The first opening 6 can be opened and closed by a closure element 7. The closure element 7 is connected to a connecting element 15. The connecting element 15 connects the closure element 7 with the first Membranele ¬ ment 3. The closure element 15 is formed in this embodiment as a piston which is fixed with an end piece to the closure member 7 and spaced from the ¬ sem end connected to the membrane element 3 , In this case, the opposite end of the piston may be connected to the first membrane element 3 or a portion of the piston, which is spaced from this opposite end of the piston. The connecting element 15 is guided in a guide element 17, so that a movement of the first Memb ¬ ranelementes 3 causes a guided movement of the connecting element 15. The connecting element 15 can be guided by a plurality of guide elements 17 in order to provide a more stable guidance of the connecting element 15.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 weist weiter eine zweite Druckkammer 19 auf. Eine Wand der zweiten Druckkammer 19 wird durch das erste Membranelement 3 gebildet. Die zweite Druckkammer 19 und die Steuerdruckkammer 2 sind auf verschiedenen Seiten des ersten Membranelementes 3 angeordnet und sind innerhalb des Gehäuses 11 gasdicht voneinander getrennt. The pneumatic control device 1 further has a second pressure chamber 19. A wall of the second pressure chamber 19 is formed by the first membrane element 3. The second pressure chamber 19 and the control pressure chamber 2 are arranged on different sides of the first membrane element 3 and are gas-tightly separated from each other within the housing 11.
Weiter ist die zweite Druckkammer 19 fluidkommunizierend mit der ersten Öffnung 6 verbunden. Außerdem umfasst die zweite Druckkammer 19 eine Leckageöffnung 16, mit der bei zu hohen Drücken in der zweiten Druckkammer 19 Überdruckbedingungen vermieden werden, die zu einer Beschädigung der zweiten Druckkammer 19 oder des ersten Membranelementes 3 führen können. Die Leckageöffnung 16 hat dabei den kleinstmöglichen Durchmesser. Dieser Durchmesser beträgt zwischen 0,5 mm bis 3 mm. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Durchmesser 2 mm. Further, the second pressure chamber 19 is connected in fluid communication with the first opening 6. In addition, the second pressure chamber 19 comprises a leakage opening 16, 19 avoided at too high pressures in the second pressure chamber overpressure conditions that can lead to damage of the second pressure chamber 19 or the first membrane element 3. The leakage opening 16 has the smallest possible diameter. This diameter is between 0.5 mm to 3 mm. In the present embodiment, the diameter is 2 mm.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 umfasst weiter ein erstes Anschlussleitungselement 60, das fluidkommunizierend mit der ersten Öffnung 6 verbunden ist. Das Anschlussleitungselement 60 ist dabei an einer dritten Öffnung 23 der zweiten Druckkammer 19 angeordnet. Die fluidkommunizierende Verbindung mit der ersten Öffnung 6 wird durch die zweite Druckkammer 19 und die dritte Öffnung 23 gebildet. The pneumatic control device 1 further comprises a first connection line element 60, which is connected in fluid communication with the first opening 6. The connection line element 60 is arranged at a third opening 23 of the second pressure chamber 19. The fluid-communicating connection with the first opening 6 is formed by the second pressure chamber 19 and the third opening 23.
Die erste Druckkammer 5 umfasst eine zweite Öffnung 8, die fluidkommunizierend mit einem zweiten Anschlussleitungselement 80 verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 eine Druckquelle verbunden, die durch den Pfeil 9 repräsentiert wird, der die Pumpenflussrichtung darstellt. Die Druckquelle stellt in der ersten Druckkammer 5 einen Überdruck her. The first pressure chamber 5 comprises a second opening 8, which is connected in fluid communication with a second connection line element 80. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, a pressure source, which is represented by the arrow 9, which represents the pump flow direction, is connected to the second connecting line element 80. The pressure source produces an overpressure in the first pressure chamber 5.
Solange die Pumpvorrichtung 4 ausgeschaltet ist, kann zwischen der Umgebung und der Steuerdruckkammer 2 ein Druckausgleich stattfinden. Weiter herrscht in der zweiten Druckkammer 19 Umgebungsdruck, solange das Verschlusselement 7 die erste Öffnung 6 verschließt. Da auf beiden Seiten des ersten Membranelementes 3 der gleiche Druck herrscht, wirkt auf das erste Membranelement 3 keine Kraft, die das Membranelement 3 relativ zu der Steuerdruckkammer 2 und der zweiten Druckkammer 19 verschiebt bzw. ausbeult. Da allerdings in der ersten Druckkammer 5 ein Überdruck herrscht, wird das Verschlusselement 7 durch den Überdruck auf die erste Öffnung 6 gedrückt und verschließt die erste Öffnung 6. Das Verschlusselement 7 ist dabei in der ersten Druckkammer 5 angeordnet. Das Verbindungselement 15 erstreckt sich durch die zweite Druckkammer 19 zum Membranelement 3. Beim Einschalten der Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 wird in der Steuerdruckkammer 2 eine Druckerhöhung bewirkt. Durch die Druckerhöhung wird das erste Membranelement 3 aus der Steuerdruckkammer 2 gedrückt und beult sich aus der Steuerdruckkammer 2 hinaus. As long as the pumping device 4 is turned off, a pressure equalization can take place between the environment and the control pressure chamber 2. Furthermore, ambient pressure prevails in the second pressure chamber 19, as long as the closure element 7 closes the first opening 6. Since the same pressure prevails on both sides of the first membrane element 3, no force acts on the first membrane element 3 which displaces or bulges the membrane element 3 relative to the control pressure chamber 2 and the second pressure chamber 19. However, since an overpressure prevails in the first pressure chamber 5, the closure element 7 is pressed by the overpressure onto the first opening 6 and closes the first opening 6. The closure element 7 is arranged in the first pressure chamber 5. The connecting element 15 extends through the second pressure chamber 19 to the membrane element 3. When switching on the two-way high-frequency pump 40, a pressure increase is effected in the control pressure chamber 2. Due to the pressure increase, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2 and bulges out of the control pressure chamber 2.
Mittels des Verbindungselements 15 wird die Bewegung des ersten Membranelementes 3 auf das Verschlusselement 7 übertragen. Das Verschlusselement 7 wird dabei von der ersten Öffnung 6 wegbewegt und öffnet die erste Öffnung 6. Sobald die erste Öffnung 6 geöffnet ist, kann durch die zweite Öffnung 8 ein Fluid zu der ersten Öffnung 6 strömen. Von der ersten Öffnung 6 strömt das Fluid durch die zweite Druckkammer 19 zu der dritten Öffnung 23. Damit in der zweiten Druckkammer 19 der Druck nicht zu hoch ansteigt, wird das Fluid zusätzlich über die Leckageöffnung 16 in die Umgebung abgeleitet. Der Großteil des Fluids fließt jedoch durch die dritte Öffnung 23 aus der zweiten Druckkammer 19 hinaus. By means of the connecting element 15, the movement of the first membrane element 3 is transmitted to the closure element 7. The closure element 7 is thereby moved away from the first opening 6 and opens the first opening 6. As soon as the first opening 6 is opened, a fluid can flow to the first opening 6 through the second opening 8. From the first opening 6, the fluid flows through the second pressure chamber 19 to the third opening 23. In order that the pressure in the second pressure chamber 19 does not rise too high, the fluid is additionally discharged via the leakage opening 16 into the environment. However, most of the fluid flows out of the second pressure chamber 19 through the third port 23.
Die Anordnung nach Figur 7 kann als Proportionalventil oder Druckminderer 104 ausgebildet sein. Mit dem Proportionalventil oder Druckminderer 104 kann eine einfache Modulation von Beatmungsdrücken an einem Beatmungsgerät vorgenommen werden. Dabei ist die zweite Öffnung 8 möglichst klein aufgebaut. Der Druckabfall an der pneumatischen Steuervorrichtung 1 in dieser Ausführungsform soll höchstens 350 mbar bei 100 1/min betragen. The arrangement according to FIG. 7 can be designed as a proportional valve or pressure reducer 104. With the proportional valve or pressure reducer 104, a simple modulation of ventilation pressures on a ventilator can be made. In this case, the second opening 8 is constructed as small as possible. The pressure drop at the pneumatic control device 1 in this embodiment should be at most 350 mbar at 100 rpm.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die pneumatische Steuervorrichtung 1 umfasst dabei ein Gehäuse 11, in dem eine Steuerdruckkammer 2 angeordnet ist. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet. Weiter umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine Pumpvorrichtung 4, die eine Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 aufweist. Die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt dabei von der Umgebung in die Steuerdruckkammer 2 hinein. FIG. 8 shows a further embodiment. The pneumatic control device 1 comprises a housing 11, in which a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a pump device 4, which is a two-way high-frequency pump 40 has. The two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
Weiter umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine erste Druckkammer 5, die eine erste Öffnung 6 sowie eine zweite Öffnung 8 aufweist. Die erste Öffnung 6 kann durch ein Verschlus¬ selement 7 geöffnet und verschlossen werden. Das Verschlusselement 7 ist über ein Verbindungselement 15 mit dem ersten Membranelement 3 verbunden. Das Verbindungselement 15 er¬ streckt sich dabei durch die Steuerdruckkammer 2 hindurch. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a first pressure chamber 5 which has a first opening 6 and a second opening 8. The first opening 6 can be opened by a Verschlus ¬ selement 7 and sealed. The closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15. The connecting element 15 thereby extends through the control pressure chamber 2.
Weiter wird das Verbindungselement 15 durch Führungselemente 17 geführt. Das Verbindungselement 15 kann daher lediglich in der von den Führungselementen 17 geführten Bewegung bewegt werden. Die Führung erfolgt dabei so, dass das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 weg bzw. auf die erste Öffnung 6 zu bewegt werden kann. Further, the connecting element 15 is guided by guide elements 17. The connecting element 15 can therefore be moved only in the guided by the guide elements 17 movement. The guide takes place in such a way that the closure element 7 can be moved away from the first opening 6 or towards the first opening 6.
Zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der ersten Druckkammer 5 ist ein Haltestück 24 vorgesehen, dass das Verschlusselement 7 auf die erste Öffnung 6 zentriert. Weiter dient das Haltestück 24 dazu, die erste Druckkammer 5 von der Steuerdruckkammer 2 innerhalb des Gehäuses 11 gasdicht zu trennen. Je ein Teilstück einer einzigen Wand oder verschiedener Wände der Steuerdruckkammer 2 wird damit durch das erste Membranelement 3 und das Haltestück 24 in Verbindung mit dem Verschlusselement 7 gebildet . Between the control pressure chamber 2 and the first pressure chamber 5, a holding piece 24 is provided, that the closure element 7 is centered on the first opening 6. Next, the holding piece 24 is used to separate the first pressure chamber 5 from the control pressure chamber 2 within the housing 11 gas-tight. Depending on a portion of a single wall or different walls of the control pressure chamber 2 is thus formed by the first membrane element 3 and the retaining piece 24 in conjunction with the closure element 7.
Das erste Membranelement 3 ist weiter mit einem Federelement 18 verbunden. Das Federelement 18 ist außerhalb der Steuerdruckkammer 2 angeordnet und stützt sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 an einer Wand des Gehäuses 11 ab. Die Kraft des Federelements 18 ist dabei so gerichtet, dass es über das Membranelement 3 das Verbindungselement 15 entlang der Führungselemente 17 bewegen kann. Mit der ersten Öffnung 6 ist weiter ein Anschlussleitungselement 60 fluidkommunizierend verbunden. Weiter ist eine Leckageöffnung 16 fluidkommunizierend mit der ersten Öffnung 6 und dem ersten Anschlussleitungselement 60 verbunden. Die Leckage¬ öffnung 16 dient zur Sicherung gegen ein nicht dicht schließendes Verschlusselement 7. Falls an dem Anschlussleitungselement 60 kein Fluss entnommen wird, führte bereits eine kleine Undichtigkeit des Verschlusselements 7 zu einem Druckanstieg in dem Anschlussleitungselement 60 bis zu dem Druck, der an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 anliegt. Mit der Leckageöffnung 16 kann daher der Arbeitspunkt der pneumatischen Steuervorrichtung 1 eingestellt werden. The first membrane element 3 is further connected to a spring element 18. The spring element 18 is arranged outside the control pressure chamber 2 and is supported in the exemplary embodiment according to FIG. 8 on a wall of the housing 11. The force of the spring element 18 is directed so that it can move the connecting element 15 along the guide elements 17 via the membrane element 3. Furthermore, a connecting line element 60 is connected in a fluid-communicating manner with the first opening 6. Furthermore, a leakage opening 16 is connected in fluid communication with the first opening 6 and the first connection line element 60. The leak ¬ opening 16 serves to secure against a non-tightly closing closure element 7. If no flow is removed at the connecting line element 60, already led a small leakage of the closure element 7 to a pressure increase in the connecting line element 60 to the pressure on the second Connecting line element 80 is present. With the leakage opening 16, therefore, the operating point of the pneumatic control device 1 can be adjusted.
An dem zweiten Anschlussleitungselement 80 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 eine Druckquelle angeschlossen, wie durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung darstellt, gezeigt wird. Das Verschlusselement 7 ist dabei im Schließzustand und verschließt die erste Öffnung 6. Das Verschlusselement 7 wird dabei über das Verbindungselement 15 und das erste Membranelement 3 von dem Federelement 18 auf die erste Öffnung 6 gedrückt. A pressure source is connected to the second connecting line element 80 in the exemplary embodiment according to FIG. 8, as shown by the arrow 9, which represents the pump flow direction. The closure element 7 is in the closed state and closes the first opening 6. The closure element 7 is thereby pressed by the spring element 18 onto the first opening 6 via the connecting element 15 and the first membrane element 3.
Sobald die Pumpvorrichtung 4 zu pumpen anfängt, erhöht sich der Druck in der Steuerdruckkammer 2. Der Druck in der Steuerdruckkammer 2 übt eine Kraft auf das erste Membranelement 3 aus, die der Kraft des Federelementes 18 entgegenwirkt. As soon as the pumping device 4 begins to pump, the pressure in the control pressure chamber 2 increases. The pressure in the control pressure chamber 2 exerts a force on the first membrane element 3, which counteracts the force of the spring element 18.
Dadurch wird das erste Membranelement 3 aus der Steuerdruckkammer 2 herausgedrückt, wobei das Federelement 18 gespannt wird. Über das Verbindungselement 15 wird das Verschlusselement 7 auf Grund der Bewegung des ersten Membranelements 3 von der ersten Öffnung 6 abgehoben, sodass die erste Öffnung 6 geöffnet wird. Es kann nun ein Fluid von der zweiten Öffnung 8 durch die erste Öffnung 6 und durch das erste Anschlusslei- tungselement 60 fließen. Falls der Druck nach der ersten Öffnung 6 zu groß sein sollte, wird über die Leckageöffnung 16 der Druck reduziert. As a result, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2, wherein the spring element 18 is tensioned. Due to the movement of the first membrane element 3, the closure element 7 is lifted off the first opening 6 via the connecting element 15, so that the first opening 6 is opened. It is now possible for a fluid to flow from the second opening 8 through the first opening 6 and through the first connecting line. element 60 flow. If the pressure after the first opening 6 should be too large, the pressure is reduced via the leakage opening 16.
Der Abstand des Verschlusselements 7 von der ersten Öffnung 6 kann durch die Pumpstärke der Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 gesteuert werden. Je stärker die Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt desto weiter kann das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 abgehoben werden. Dementsprechend kann mehr Fluid durch die erste Öffnung 6 strömen. Auf diese Weise kann ein Proportionalventil 105 aufgebaut werden. The distance of the closure element 7 from the first opening 6 can be controlled by the pumping intensity of the two-way high-frequency pump 40. The more strongly the two-way high-frequency pump 40 pumps, the further the closure element 7 can be lifted off the first opening 6. Accordingly, more fluid can flow through the first opening 6. In this way, a proportional valve 105 can be constructed.
Eine weitere Ausführungsform eines Proportionalventils 106 ist in Figur 9 dargestellt. Die pneumatische Steuervorrichtung 1 umfasst dabei ein Gehäuse 11 mit einer Steuerdruckkammer 2. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet. Weiter ist an der pneumatischen Steuer¬ vorrichtung 1 eine Pumpvorrichtung 4 mit einer Zwei-Wege-Hoch¬ frequenzpumpe 40 vorhanden. Die Pumpvorrichtung 4 pumpt dabei von der Umgebung in die Steuerdruckkammer 2 hinein. Another embodiment of a proportional valve 106 is shown in FIG. The pneumatic control device 1 comprises a housing 11 with a control pressure chamber 2. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Next, a pump device 4 with a two-way high ¬ frequency pump 40 is present at the pneumatic control ¬ device. The pumping device 4 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 weist weiter eine erste Druckkammer 5 auf. Eine Wand der ersten Druckkammer 5 wird da¬ bei durch das erste Membranelement 3 gebildet. The pneumatic control device 1 further has a first pressure chamber 5. One wall of the first pressure chamber 5 is formed as at ¬ by the first diaphragm member. 3
Weiter weist die erste Druckkammer 5 eine erste Öffnung 6 auf. Die erste Öffnung 6 ist durch ein Verschlusselement 7 verschließbar. Das Verschlusselement 7 ist über ein Verbindungselement 15 mit dem ersten Membranelement 3 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Verschlusselement 7 seitlich auf die erste Öffnung 6 aufgeschoben, um die erste Öffnung 6 zu öffnen oder zu verschließen. Dabei wird eine Bewegung des ersten Membranelements 3 über das Verbindungselement 15 auf das Verschlusselement 7 übertragen. Dabei ist ein Endstück des Verbindungselements 15 mit dem ers¬ ten Membranelement 3 verbunden. Das andere Endstück des Ver¬ bindungselements 15 ist mit einem Federelement 18 verbunden, das sich an einer Wand des Gehäuses 11 abstützt. Furthermore, the first pressure chamber 5 has a first opening 6. The first opening 6 can be closed by a closure element 7. The closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15. In this embodiment, the closure element 7 is pushed laterally onto the first opening 6 in order to open or close the first opening 6. In this case, a movement of the first membrane element 3 is transmitted via the connecting element 15 to the closure element 7. In this case, an end portion of the connecting member 15 with the ers ¬ th membrane element 3 is connected. The other end of the Ver ¬ binding element 15 is connected to a spring element 18 which is supported on a wall of the housing 11.
Das Verbindungsstück 15 wird über Führungselemente 17 geführt. Die Führung des Verbindungselements 15 erfolgt derart, dass das Verschlusselement 7 seitlich von der ersten Öffnung 6 weg¬ geschoben werden kann. D.h., dass sich das Verbindungselement 15 durch die erste Druckkammer 5 erstreckt. The connecting piece 15 is guided via guide elements 17. The guide of the connecting element 15 is such that the shutter member 7 ¬ can be pushed laterally from the first opening 6 away. That is, the connecting element 15 extends through the first pressure chamber 5.
Weiter bedeutet dies, dass das Verbindungselement 15 in einer parallelen Ebene zu der Ebene der ersten Öffnung 6 ausgerich¬ tet ist. Im entspannten Zustand drückt das Federelement 18 das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 weg. Die erste Öffnung 6 ist dann geöffnet. Sobald in der Steuerdruckkammer 2 mittels der Pumpvorrichtung 4 der Druck erhöht wird, wird das erste Membranelement 3 aus der Steuerdruckkammer 2 herausge¬ drückt. Dabei drückt das erste Membranelement 3 das Federele¬ ment 18 zusammen. Das Verschlusselement 7 verschiebt sich dabei so über die Verbindung mit dem Verbindungselement 15, dass es über die erste Öffnung 6 geschoben wird. Die erste Öffnung 6 wird dadurch geschlossen. Next, this means that the connecting element 15 6 ¬ tet is rich in a plane parallel to the plane of the first opening. In the relaxed state, the spring element 18 pushes the closure element 7 away from the first opening 6. The first opening 6 is then opened. Once in the control pressure chamber 2, the pressure is increased by means of the pumping device 4, the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 is herausge ¬ suppressed. In this case, the first diaphragm member 3 presses the Federele ¬ element 18 together. The closure element 7 shifts so over the connection with the connecting element 15 that it is pushed over the first opening 6. The first opening 6 is thereby closed.
Die erste Druckkammer 5 weist weiter eine zweite Öffnung 8 auf, die fluidkommunizierend mit einem zweiten Anschlusslei¬ tungselement 80 verbunden ist. An dem zweiten Anschlusslei¬ tungselement 80 ist eine Druckquelle angeschlossen, die durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung darstellt, angedeutet ist . The first pressure chamber 5 further includes a second opening 8 which is connected to a second fluidkommunizierend Anschlusslei ¬ processing element 80th At the second Anschlußlei ¬ processing element 80, a pressure source is connected, which is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction.
Weiter ist ein erstes Anschlussleitungselement 60 fluidkommu- nizierend mit der ersten Öffnung 6 vorgesehen. Fluidkommuni- zierend mit dem ersten Anschlussleitungselement 60 ist eine Leckageöffnung 16 vorgesehen. Wenn das Verschlusselement 7 im Öffnungszustand ist, fließt von der zweiten Öffnung 8 ein Flu- idstrom zu der ersten Öffnung 6. Furthermore, a first connecting line element 60 is provided in fluid communication with the first opening 6. Fluid communicating with the first connection line element 60, a leakage opening 16 is provided. When the closure element 7 in Opening state, flows from the second opening 8, a flow idid flow to the first opening. 6
In Figur 10 wird ein vordruckgesteuertes Proportionalventil 107 dargestellt. Das vordruckgesteuerte Proportionalventil 107 umfasst eine pneumatische Steuervorrichtung 1 mit einem Ge¬ häuse 11. In dem Gehäuse ist eine Steuerdruckkammer 2 angeord¬ net. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet. Das erste Membranelement 3 grenzt die Steuerdruckkammer 2 dabei gegen die Umgebung ab. D.h., dass auf der Seite des ersten Membranelementes 3, die außerhalb der Steuerdruckkammer 2 angeordnet ist, ümgebungsdruck herrscht. Für das Bereitstellen des Umgebungsdrucks ist eine Umgebungsluftöffnung 23 vorgesehen. FIG. 10 shows a pressure-controlled proportional valve 107. The pressure-controlled proportional valve 107 includes a pneumatic control device 1 with a Ge ¬ housing 11. In the housing, a control pressure chamber 2 angeord ¬ net. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. The first membrane element 3 delimits the control pressure chamber 2 from the environment. That is, on the side of the first membrane element 3, which is arranged outside of the control pressure chamber 2, ümgebungsdruck prevails. For providing the ambient pressure, an ambient air opening 23 is provided.
An der Steuerdruckkammer 2 ist weiter eine Pumpvorrichtung 4 mit einer Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40 angeordnet. Die Zwei- Wege-Hochfrequenzpumpe 40 pumpt dabei von der Umgebung in die Steuerdruckkammer 2 hinein. At the control pressure chamber 2, a pumping device 4 is further arranged with a two-way high-frequency pump 40. The two-way high-frequency pump 40 pumps from the environment into the control pressure chamber 2.
Die pneumatische Steuervorrichtung 1 umfasst weiter eine erste Druckkammer 5 mit einer ersten Öffnung 6 und einer zweiten Öffnung 8. Die erste Öffnung 6 ist mittels eines Verschlusselementes 7 verschließbar. Das Verschlusselement 7 ist über ein Verbindungselement 15 mit dem ersten Membranelement 3 verbunden. Eine Auslenkung des ersten Membranelements 3 aus der Steuerdruckkammer 2 hinaus überführt das Verschlusselement 7 von dem Verschließ zustand in den Öffnungszustand. Eine Bewegung des ersten Membranelements 3 in die Steuerdruckkammer 2 hinein, überführt das Verschlusselement in den Schließ zustand der ersten Öffnung 6. The pneumatic control device 1 further comprises a first pressure chamber 5 with a first opening 6 and a second opening 8. The first opening 6 can be closed by means of a closure element 7. The closure element 7 is connected to the first membrane element 3 via a connecting element 15. A deflection of the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 also transfers the closure element 7 of the closure state in the open state. A movement of the first membrane element 3 in the control pressure chamber 2 in, transferred the closure element in the closed state of the first opening. 6
Weiter ist das Verschlusselement 7 mit einem zweiten Membranelement 22 verbunden. Das zweite Membranelement 22 bildet dabei zumindest ein Teilstück einer Wand der ersten Druckkammer 5. Zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der ersten Druckkammer 5 ist eine zweite Druckkammer 19 angeordnet. Dabei bildet das zweite Membranelement 22 zumindest ein Teilstück einer Wand der zweiten Druckkammer 19. Das zweite Membranelement 22 ist damit zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druck¬ kammer ausgebildet. Weiter bildet das zweite Membranelement in Kombination mit dem Verschlusselement 7 eine innerhalb des Ge¬ häuses 11 gasdichte Trennung zwischen der ersten Druckkammer 5 und der zweiten Druckkammer 19. Furthermore, the closure element 7 is connected to a second membrane element 22. The second membrane element 22 forms at least a portion of a wall of the first pressure chamber 5. Between the control pressure chamber 2 and the first pressure chamber 5, a second pressure chamber 19 is arranged. In this case, the second membrane element 22 forms at least a portion of a wall of the second pressure chamber 19. The second membrane element 22 is thus formed between the first pressure chamber and the second pressure ¬ chamber. Further, the second diaphragm member forms in combination with the closure element 7 is within the Ge ¬ häuses 11 gas-tight separation between the first pressure chamber 5 and the second pressure chamber nineteenth
Zwischen der zweiten Druckkammer 19 und der Steuerdruckkammer 2 ist eine weitere Wand mit einem Führungselement 17' für das Verbindungselement 15 vorgesehen. Durch das Führungselement 17 kann kein Gasaustausch zwischen der Steuerdruckkammer 2 und der zweiten Druckkammer 19 stattfinden. Between the second pressure chamber 19 and the control pressure chamber 2, a further wall is provided with a guide element 17 ' for the connecting element 15. By the guide member 17, no gas exchange between the control pressure chamber 2 and the second pressure chamber 19 take place.
Die zweite Druckkammer 19 ist über eine Abzweigleitung 12 mit der ersten Öffnung 6 verbunden. Dabei ist zwischen der Abzwei¬ gleitung 12 und der ersten Öffnung 6 ein Restriktionselement 21 vorgesehen. Weiter umfasst die erste Öffnung 6 eine fluid- kommunizierende Verbindung zu dem ersten Anschlussleitungsele¬ ment 60. Das Abzweigelement 12 zweigt dabei von dem ersten An¬ schlussleitungselement 60 ab und erstreckt sich fluidkommuni- zierend zu der zweiten Druckkammer 19. The second pressure chamber 19 is connected via a branch line 12 to the first opening 6. In this case, a restriction element 21 is provided between the Abzwei ¬ slide 12 and the first opening 6. Further, the first opening 6 comprises a fluid-communicating connection to the first Anschlussleitungsele ¬ ment 60. The branching unit 12 branches off from the first case to ¬ circuit line element 60 and extends fluidkommuni- ornamental to the second pressure chamber nineteenth
Gemäß Figur 10 ist an dem ersten Anschlussleitungselement 60 eine Druckquelle angeschlossen, die durch den Pfeil 9 angedeutet wird, der. die Pumpenflussrichtung darstellt. According to FIG. 10, a pressure source, which is indicated by the arrow 9, which is connected to the first connecting line element 60. represents the pump flow direction.
Sofern die Pumpvorrichtung 4 ausgeschaltet ist, kann zwischen der Umgebung und der Steuerdruckkammer 2 ein Druckausgleich stattfinden. In der Steuerdruckkammer 2 ist dann Umgebungsdruck vorhanden, sodass aus der Steuerdruckkammer 2 hinaus keine Kraft auf das erste Membranelement 3 wirkt. Bei Einschalten der Druckquelle am ersten Anschlussleitungselement 60, bewirkt das Restriktionselement 21, das an der Ab¬ zweigleitung 12 und der ersten Öffnung 6 ein Druckunterschied vorhanden ist. Der Fluidstrom, der aus der Druckquelle heraus¬ kommt, wird an dem Restriktionselement 21 gestaut. Daher herrscht an der Seite des Restriktionselements 21, die zu der Druckquelle gewandt ist, ein höherer Druck als an der Seite des Restriktionselements 21 das von der Druckquelle abgewandt ist . If the pumping device 4 is turned off, a pressure equalization can take place between the environment and the control pressure chamber 2. In the control pressure chamber 2 then ambient pressure is present, so that no force acts on the first membrane element 3 from the control pressure chamber 2 addition. When the pressure source is switched on at the first connection line element 60, the restriction element 21, which has a pressure difference at the branch line 12 and the first opening 6, is effected. The fluid stream coming from the pressure source out ¬ is jammed at the restriction element 21st Therefore, at the side of the restriction member 21 facing to the pressure source, there is a higher pressure than at the side of the restriction member 21 facing away from the pressure source.
Da die zweite Druckkammer 19 über die Abzweigleitung 12 eine fluidkommunizierende Verbindung zu der Seite des Restriktions¬ elements 21 aufweist, die zu der Druckquelle weist, herrscht in der zweiten Druckkammer 19 ein höherer Druck als an der ersten Öffnung 6. Weiter herrscht ebenfalls ein höherer Druck in der zweiten Druckkammer 19 als in der ersten Druckkammer 5. Daher wird das Verschlusselement 7 mittels des zweiten Membranelements 22 auf die erste Öffnung 6 gedrückt und verschließt die erste Öffnung 6. Since the second pressure chamber 19 via the branch line 12 has a fluid-communicating connection to the side of the restriction ¬ element 21, which points to the pressure source prevails in the second pressure chamber 19, a higher pressure than at the first opening 6. Furthermore, there is also a higher pressure in the second pressure chamber 19 than in the first pressure chamber 5. Therefore, the shutter member 7 is pressed by the second diaphragm member 22 on the first opening 6 and closes the first opening. 6
Beim Einschalten der Pumpvorrichtung 4 wird der Druck in der Steuerdruckkammer gegenüber der Umgebung erhöht. Daher wird das erste Membranelement 3 aus der Steuerdruckkammer 2 gedrückt. Sofern die Kraft, die das erste Membranelement 3 auf das Verschlusselement 7 mittels des Verbindungsstücks 15 über¬ trägt größer ist als die Kraft, die von dem Druck in der zweiten Druckkammer 19 auf das zweite Membranelement 22 ausgeübt wird, wird das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 abgehoben, sodass die erste Öffnung 6 geöffnet ist. Dann kann das Fluid von der ersten Öffnung 6 zu der zweiten Öffnung 8 in das zweite Anschlussleitungselement 80 fließen. Falls der Druck in der ersten Druckkammer zu hoch werden sollte, weist die erste Druckkammer 5 eine Leckageöffnung 16 auf. Durch die Leckageöffnung 16 kann ein Überdruck in der ersten Druckkammer 5 reduziert werden. Das Ausführungsbeispiel aus Figur 11 zeigt ein hinterdruckge- steuertes Proportionalventil 108. Das hinterdruckgesteuerte Proportionalventil 108 umfasst eine pneumatische Steuervor¬ richtung 1, die ein Gehäuse 11 aufweist. In dem Gehäuse 11 ist eine Steuerdruckkammer 2 angeordnet. Eine Wand der Steuerdruckkammer 2 wird durch ein erstes Membranelement 3 gebildet. Weiter umfasst die Steuerdruckkammer 2 eine Pumpvorrichtung 4 mit einer Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe 40, die von der Steuer¬ druckkammer 2 in die Umgebung pumpt. Die Pumpvorrichtung 4 kann daher einen Unterdruck in der Steuerdruckkammer 2 erzeugen . When switching on the pumping device 4, the pressure in the control pressure chamber is increased relative to the environment. Therefore, the first membrane element 3 is pressed out of the control pressure chamber 2. If the force which the first membrane element 3 transmits to the closure element 7 by means of the connection piece 15 is greater than the force which is exerted by the pressure in the second pressure chamber 19 on the second membrane element 22, the closure element 7 becomes from the first Opening 6 lifted so that the first opening 6 is opened. Then, the fluid can flow from the first opening 6 to the second opening 8 into the second connection line element 80. If the pressure in the first pressure chamber should become too high, the first pressure chamber 5 has a leakage opening 16. Through the leakage opening 16, an overpressure in the first pressure chamber 5 can be reduced. 11 shows a rear-pressure-controlled proportional valve 108. The rear-pressure-controlled proportional valve 108 comprises a pneumatic control device 1, which has a housing 11. In the housing 11, a control pressure chamber 2 is arranged. A wall of the control pressure chamber 2 is formed by a first membrane element 3. Further, the control pressure chamber 2 comprises a pumping device 4 with a two-way high-frequency pump 40, which pumps from the control ¬ pressure chamber 2 into the environment. The pumping device 4 can therefore generate a negative pressure in the control pressure chamber 2.
Weiter weist die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine erste Druckkammer 5 auf. Die erste Druckkammer 5 umfasst eine erste Öffnung 6, die mittels eines Verschlusselementes 7 geöffnet o- der verschlossen werden kann. Dabei ist das Verschlusselement 7 über ein Verbindungselement 15 mit dem ersten Membranelement 3 verbunden. Eine Bewegung des ersten Membranelements 3 wird mittels des Verbindungselements 15 auf das Verschlusselement 7 übertragen . Furthermore, the pneumatic control device 1 has a first pressure chamber 5. The first pressure chamber 5 comprises a first opening 6, which can be opened or closed by means of a closure element 7. In this case, the closure element 7 is connected via a connecting element 15 with the first membrane element 3. A movement of the first membrane element 3 is transmitted to the closure element 7 by means of the connecting element 15.
Das Verschlusselement 7 wird dabei auf einem Haltestück 24 lagert, das eine flexible Bewegung des Verschlusselements 7 ermöglicht. Das Haltestück 24 verbindet dabei das Verschlus selement 7 mit dem Gehäuse 11. The closure element 7 is supported on a holding piece 24, which allows a flexible movement of the closure element 7. The holding piece 24 connects the Verschlus selement 7 with the housing 11th
Weiter trennt das Haltestück 24 in Verbindung mit dem Verschlusselement 7 die erste Druckkammer 5 von einer zweiten Druckkammer 19 gasdicht innerhalb des Gehäuses ab. Dabei ist die erste Druckkammer 5 über eine zweite Öffnung 8, an der ein zweites Anschlussleitungselement 80 angeordnet ist, über ein Abzweigleitungselement 12 mit der zweiten Druckkammer 19 flu- idkommunizierend verbunden. Zwischen dem Abzweigleitungselement 12 und der ersten Öffnung 8 ist dabei ein Restriktionselement 21 angeordnet. Furthermore, the holding piece 24, in conjunction with the closure element 7, separates the first pressure chamber 5 from a second pressure chamber 19 in a gas-tight manner within the housing. In this case, the first pressure chamber 5 is connected via a second opening 8, on which a second connecting line element 80 is arranged, via a branch line element 12 to the second pressure chamber 19. idkommunizierend connected. Between the branch line element 12 and the first opening 8, a restriction element 21 is arranged.
Das zweite Membranelement 22 grenzt weiter die zweite Druck¬ kammer 19 gegen eine dritte Druckkammer 20 gasdicht ab, die durch das erste Membranelement 3 zu der Steuerdruckkammer 2 hin begrenzt wird. Die dritte Druckkammer 20 ist damit zwischen der zweiten Druckkammer 19 und der Steuerdruckkammer 2 angeordnet. Die dritte Druckkammer 20 umfasst eine Umgebungs- luftöffnung 23. Daher herrscht in der dritten Druckkammer 20 Umgebungsdruck . The second membrane element 22 further defines the second pressure ¬ chamber 19 against a third pressure chamber 20 from gas-tight, which is limited by the first membrane element 3 to the control pressure chamber 2 out. The third pressure chamber 20 is thus arranged between the second pressure chamber 19 and the control pressure chamber 2. The third pressure chamber 20 comprises an ambient air opening 23. Therefore, ambient pressure prevails in the third pressure chamber 20.
Wenn jetzt an dem zweiten Anschlussleitungselement 80 eine Unterdruckquelle angeschlossen wird, wie durch den Pfeil 9 dargestellt, der die Pumpenflussrichtung darstellt, stellt sich in der zweiten Druckkammer 19 relativ zum Umgebungsdruck ein Unterdruck ein. Dadurch wird das zweite Membranelement 22 in die zweite Druckkammer 19 hineingedrückt. If a negative pressure source is now connected to the second connecting line element 80, as represented by the arrow 9, which represents the pump flow direction, a negative pressure is established in the second pressure chamber 19 relative to the ambient pressure. As a result, the second membrane element 22 is pressed into the second pressure chamber 19.
Das zweite Membranelement 22 ist weiter wie ebenso wie das erste Membranelement 3 über das Verbindungselement 15 mit dem Verschlusselement 7 verbunden. Eine Bewegung des zweiten Membranelements 22 wird dabei auf das Verschlusselement 7 übertragen, sodass das Verschlusselement 7 durch eine Bewegung des ersten Membranelements 3 oder des zweiten Membranelements 22 betätigt werden kann, um die erste Öffnung 6 zu öffnen oder zu schließen . Like the first membrane element 3, the second membrane element 22 is further connected to the closure element 7 via the connection element 15. A movement of the second membrane element 22 is transferred to the closure element 7, so that the closure element 7 can be actuated by a movement of the first membrane element 3 or the second membrane element 22 in order to open or close the first opening 6.
Um die erste Öffnung 6 zu öffnen, muss das Verschlusselement von der ersten Öffnung 6 wegbewegt werden. Dies kann durch Be tätigung der Pumpvorrichtung 4 erfolgen, indem in der Steuerdruckkammer 2 ein Unterdruck hergestellt wird. Da in der drit ten Druckkammer 20 Atmosphärendruck herrscht, wird das erste Membranelement 3 in die Steuerdruckkammer 2 gedrückt, sobald die Kraft, die auf das erste Membranelement 3 in die Steuerdruckkammer 2 hinein wirkt größer ist, als die Kraft, die auf das zweite Membranelement 22 in die zweite Druckkammer 19 hin¬ einwirkt. Sobald diese Kraft größer ist, öffnet sich die erste Öffnung 6, da das Verschlusselement 7 von der ersten Öffnung 6 wegbewegt wird. Dabei wird das Verschlusselement 7 mittels des Verbindungselements 15 an Führungselementen 17 geführt, sodass die Bewegung des Verschlusselements 7 klar definiert ist. In order to open the first opening 6, the closure element must be moved away from the first opening 6. This can be done by Be actuation of the pumping device 4 by a negative pressure is established in the control pressure chamber 2. Since there is 20 atmospheric pressure in the third pressure chamber, the first membrane element 3 is pressed into the control pressure chamber 2 as soon as possible the force acting on the first membrane element 3 in the control pressure chamber 2 is greater than the force acting on the second membrane element 22 in the second pressure chamber 19 out ¬ . As soon as this force is greater, the first opening 6 opens, since the closure element 7 is moved away from the first opening 6. In this case, the closure element 7 is guided by means of the connecting element 15 on guide elements 17, so that the movement of the closure element 7 is clearly defined.
Aufgrund des Restriktionselements 21 wird sich in der ersten Druckkammer 5 auch bei geöffneter erster Öffnung 6 ein höherer Druck als in der zweiten Druckkammer 19 einstellen. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Ausschalten der Pumpvorrichtung 4 und einem Druckausgleich der Steuerdruckkammer 2 mit der Um¬ gebung die erste Öffnung 6 durch das Verschlusselement 7 ver¬ schlossen wird. Due to the restriction element 21, a higher pressure than in the second pressure chamber 19 will occur in the first pressure chamber 5 even when the first opening 6 is open. This ensures that when switching off the pump device 4 and a pressure balancing of the control pressure chamber 2 with the order ¬ gebung the first opening 6 by the closing element 7 is closed ver ¬ is ensured.
Auf diese Weise wird das Proportionalventil 108 als Funktion des Hinterdrucks gesteuert. Falls durch das erste Anschluss- leitungselement 60 weniger Fluid durch die erste Öffnung 6 in die erste Druckkammer 5 strömt, wird sich aufgrund des Rest¬ riktionselementes 21 in der zweiten Druckkammer 19 ein größe¬ rer Unterdruck aufbauen, sodass das zweite Membranelement 22 weiter in die zweite Druckkammer 19 hineingedrückt wird. In this way, the proportional valve 108 is controlled as a function of the back pressure. If through the first connecting cable element 60 less fluid through the first opening 6 in the first pressure chamber 5 flows, will build up due to the residual ¬ riktionselementes 21 in the second pressure chamber 19, a size ¬ rer negative pressure, so that the second diaphragm member 22 further into the second pressure chamber 19 is pressed.
Dadurch verringert sich der Abstand zwischen dem Verschlusselement 7 und der ersten Öffnung 6. Dies hat zur Folge, dass weniger Fluid durch die Öffnung 6 strömen kann. This reduces the distance between the closure element 7 and the first opening 6. As a result, less fluid can flow through the opening 6.
Weiter umfasst die pneumatische Steuervorrichtung 1 eine Leckageöffnung 16 als Sicherung gegen Überdrücke in der ersten Druckkammer 5. Furthermore, the pneumatic control device 1 comprises a leakage opening 16 as a safeguard against excess pressures in the first pressure chamber 5.
In den Figuren 12a bis 12c sind verschiedene Formen von Verschlusselementen und Ausführungsformen von ersten Öffnungen 6 dargestellt . In Figur 12a umfasst die erste Öffnung 6 einen Ventilkrater 61, auf dem eine Ventilplatte 70 als Verschlusselement 7 auf¬ gesetzt ist. Der Zwischenraum zwischen der Ventilplatte 70 und dem Ventilkrater 61 ist gasdicht verschlossen, wenn die Ven¬ tilplatte 70 den Ventilkrater 61 vollständig bedeckt. Aus der Öffnung 6 kann damit kein Fluid hindurchströmen. FIGS. 12a to 12c show various shapes of closure elements and embodiments of first openings 6. In Figure 12a, the first opening 6 comprises a valve crater 61 on which a valve plate is set to ¬ as a closure element 7 70th The space between the valve plate 70 and the valve crater 61 is gas-tightly closed when the Ven ¬ tilplatte 70 the valve 61 completely covers the crater. From the opening 6 so that no fluid can flow through.
In Figur 12b ist eine weitere Ausführungsform eines Verschlus¬ selementes 7 dargestellt. Anstatt einer Ventilplatte 70 um¬ fasst das Verschlusselement 7 ein Klappenelement 72, das an einem Scharnierelement 73 angeordnet und mit ihm verbunden ist. Das Klappenelement 72 ist dabei drehbar um das Scharnierelement 73 gelagert. Weiter liegt das Klappenelement 72 auf einem Ventilkrater 61 an der ersten Öffnung 6 auf. Das Verschlusselement 7 dichtet die Öffnung 6 gasdicht ab. In Figure 12b, another embodiment of a Verschlus ¬ selementes 7 is shown. Instead of a valve plate 70 to ¬ summarizes the closure element 7 a flap member 72 which is arranged on a hinge member 73 and connected to it. The flap element 72 is rotatably mounted about the hinge element 73. Furthermore, the flap element 72 rests on a valve crater 61 at the first opening 6. The closure element 7 seals the opening 6 gas-tight.
Figur 12c zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Öffnung 6 und des Verschlusselements 7. Die erste Öffnung 6 ist dabei als Trichterelement 62 ausgebildet. Weiter ist das Verschlusselement 7 als Konuselement 71 ausgebildet. Das Konu¬ selement 71 wird dabei zum Verschließen der ersten Öffnung 6 in das Trichterelement 62 hineingeschoben. Während des Ein¬ schiebens des Konuselementes 71 in das Trichterelement 62 wird die lichte Weite der ersten Öffnung 6 immer weiter verklei¬ nert. Dadurch kann immer weniger Fluid durch die erste Öffnung 6 strömen bis das Konuselement 71 das Trichterelement 62 berührt und die lichte Weite der ersten Öffnung 6 komplett verschließt. In diesem Fall kann kein Fluid mehr durch die erste Öffnung 6 hinausströmen. FIG. 12 c shows a further embodiment of the first opening 6 and the closure element 7. The first opening 6 is designed as a funnel element 62. Furthermore, the closure element 7 is designed as a cone element 71. The Konu ¬ selement 71 is thereby pushed to close the first opening 6 in the funnel element 62. During the A ¬ pushing the cone member 71 in the funnel member 62, the inside diameter of the first opening 6 continues verklei nert ¬. As a result, less and less fluid can flow through the first opening 6 until the cone element 71 touches the funnel element 62 and completely closes the clear width of the first opening 6. In this case, no fluid can flow out through the first opening 6.
Figur 13a zeigt ein Beatmungsgerät 109. Das Beatmungsgerät umfasst ein Gebläsefiltergerät 33. Das Gebläsefiltergerät 33 weist dabei eine Eingangsöffnung 66 und eine Ausgangsöffnung 65 auf. Über der Eingangsöffnung 66 ist eine Gebläseeinheit 35 angeordnet, die aus der Umgebungsluft in die Eingangsöffnung 66 hineinbläst. Zwischen der Umgebungsluft und der Gebläseeinheit 35 ist eine Filtereinheit 34 zwischengeschaltet. Dadurch wird gewährleistet, dass die Gebläseeinheit 35 lediglich ge¬ filterte Luft durch das Gebläsefiltergerät 33 zu der Ausgangs¬ öffnung 65 bläst. FIG. 13a shows a ventilator 109. The ventilator comprises a fan filter device 33. The blower filter device 33 has an inlet opening 66 and an outlet opening 65. Above the inlet opening 66 is a blower unit 35 arranged, which blows from the ambient air into the inlet opening 66. Between the ambient air and the fan unit 35, a filter unit 34 is interposed. This ensures that the fan unit 35 blows only ge ¬ filtered air through the fan filter unit 33 to the output opening ¬ 65th
Die Ausgangsöffnung 65 ist über einen Schlauch 32 mit einer Gesichtsmaske 31 fluidkommunizierend verbunden. Mittels eines Druckwiderstands 101, der eine pneumatische Steuervorrichtung 1 aufweist, kann der Gasstrom von der Gebläseeinheit 35 zur Gesichtsmaske 31 gesteuert werden. The outlet opening 65 is connected in a fluid-communicating manner via a hose 32 to a face mask 31. By means of a pressure resistor 101 having a pneumatic control device 1, the gas flow from the blower unit 35 to the face mask 31 can be controlled.
Die Steuerung erfolgt dabei mittels einer Steuereinheit 26. Die Steuereinheit 26 ist dabei über eine Steuersignalleitung 29 mit der Pumpvorrichtung 4 der pneumatischen Steuervorrichtung 1 des Druckwiderstands 101 verbunden. Die Steuereinheit 26 steuert, wie stark die Pumpvorrichtung 4 pumpt. The control is effected by means of a control unit 26. The control unit 26 is connected via a control signal line 29 to the pumping device 4 of the pneumatic control device 1 of the pressure resistor 101. The control unit 26 controls how much the pumping device 4 pumps.
Die Steuereinheit 26 steuert' dabei wie viel Luft in die Gesichtsmaske 31 hineinströmt. Die eingeströmte Luft kann durch einen Nutzer der Gesichtsmaske 31 eingeatmet werden. Zum Ausatmen umfasst die Gesichtsmaske 31 eine Ausatemöffnung 48, durch die die ausgeatmete Luft des Nutzers strömt. The control unit 26 controls' doing as much air into the face mask 31 into flows. The inflowing air can be inhaled by a user of the face mask 31. To exhale, the face mask 31 includes an exhalation port 48 through which the exhaled air of the user flows.
Weiter ist an der Gesichtsmaske 31 ein Drucksensor 28 angeordnet, der den Druck innerhalb der Gesichtsmaske 31 bzw. in dem Volumen zwischen der Gesichtsmaske 31 und dem Gesicht des Nutzers erfasst, wobei die Gesichtsmaske 31 dieses Volumen nach außen hin gasdicht abdichtet. Mittels des erfassten Drucks kann die Steuereinheit 26 den Druckwiderstand 101 entsprechend einstellen, sodass ein für den Nutzer angenehmer Gasfluss in die Gesichtsmaske 31 strömt. Figur 13b zeigt eine alternative Ausführungsform des Beatmungsgeräts 109. Der Schlauch 32 geht dabei von einem Gasent- nahmeanschluss 74 aus, der an einem Wandelement 69 angeschlossen ist. Der Gasentnahmeanschluss 74 stellt Druckgas breit, dass dem Träger der Gesichtsmaske 31 bereitgestellt wird. Further, a pressure sensor 28 is arranged on the face mask 31, which detects the pressure within the face mask 31 or in the volume between the face mask 31 and the face of the user, wherein the face mask 31 seals this volume to the outside gas-tight. By means of the detected pressure, the control unit 26 can adjust the pressure resistor 101 accordingly, so that a comfortable gas flow for the user flows into the face mask 31. FIG. 13b shows an alternative embodiment of the ventilator 109. The tube 32 starts from a gas sampling connection 74, which is connected to a wall element 69. The gas extraction port 74 broadens pressurized gas that is provided to the wearer of the face mask 31.
Anstatt einer Aus Atemöffnung 48 ist ein Proportionalventil 100 vorgesehen, dass mittels einer Steuer-Signalleitung 29 mit der Steuereinheit 26 verbunden ist. Instead of a breathing port 48, a proportional valve 100 is provided, which is connected by means of a control signal line 29 to the control unit 26.
Weiter ist ein Flusssensor 75 zwischen dem Schlauch 32 und der Gesichtsmaske 31 im inspiratorischen Abschnitt angeordnet. Der Flusssensor 75 ermittelt den Gasfluss von dem Schlauch 32 zur Gesichtsmaske 31. Further, a flow sensor 75 is disposed between the tube 32 and the face mask 31 in the inspiratory section. The flow sensor 75 detects the gas flow from the hose 32 to the face mask 31.
Das Proportionalventil 100 wird dabei durch die Steuereinheit 26 gemäß dem mittels dem Flusssensor 75 ermittelten Einatem- und dem Ausatem-Zyklus des Nutzers aktiv gesteuert. Das Proportionalventil 100 dient dabei dazu, das Ausatmen der Luft aus der Gesichtsmaske 31 heraus, angenehmer zu gestalten. The proportional valve 100 is thereby actively controlled by the control unit 26 in accordance with the user's inhalation and exhalation cycle determined by the flow sensor 75. The proportional valve 100 serves to make the exhalation of the air out of the face mask 31 more pleasant.
In Figur 13c ist eine weitere alternative Ausführungsform des Beatmungsgeräts 109 dargestellt. Im Unterschied zu Figur 13a umfasst dieser Ausführungsform anstatt eines Gebläsefiltergeräts 33 eine Druckgasquelle 36, die in Form einer Gasflasche ausgestaltet sein kann und mit dem Schlauch 32 verbunden ist. Der Träger der Gesichtsmaske 31 erhält damit aus der Druckgasquelle 36 seine Atemluft. FIG. 13c shows a further alternative embodiment of the ventilator 109. In contrast to FIG. 13 a, this embodiment comprises, instead of a blower filter device 33, a compressed gas source 36, which may be designed in the form of a gas cylinder and is connected to the hose 32. The wearer of the face mask 31 thus receives its breathing air from the compressed gas source 36.
Weiter umfasst die Ausführungsform gemäß Figur 13c kein Proportionalventil bzw. Druckminderer 104. Das Atemgas kann damit von der Druckgasquelle 36 ungehindert in die Gesichtsmaske 31 strömen . Zwischen dem Schlauch 32 und der Gesichtsmaske 31 ist ein Flusssensor 75 angeschlossen, der weiter mit einem Proportionalventil 100, das als Ausatemventil dient, fluidkommunizie- rend gekoppelt ist. Der Flusssensor 75 erfasst in dieser Ausführungsform den Gasfluss zwischen der Druckgasquelle 36 und Gesichtsmaske 31 sowie den Gasfluss zwischen der Gesichtsmaske 31 und dem Proportionalventil 100. Der Flusssensor 75 ist da¬ mit sowohl im inspiratorischen als auch im exspiratorischen Abschnitt angeordnet. Dadurch wird der Komfort der Beatmung weiter erhöht. Furthermore, the embodiment according to FIG. 13 c does not include a proportional valve or pressure reducer 104. The respiratory gas can thus flow unhindered into the face mask 31 from the compressed gas source 36. Between the tube 32 and the face mask 31, a flow sensor 75 is connected, which is further coupled fluidkommunizie- rend with a proportional valve 100, which serves as exhalation valve. The flow sensor 75 detects in this embodiment, the gas flow between the pressurized gas source 36 and the face mask 31 and the gas flow between the face mask 31 and the proportional valve 100. The flow sensor 75 is there ¬ arranged with both the inspiratory and the expiratory section. This further increases the comfort of ventilation.
Das Proportionalventil 100 ist weiter mit einer Steuersignalleitung 29 mit der Steuereinheit 6 und 20 verbunden und wird anhand der mit dem Flusssensor 75 aufgenommenen Daten durch die Steuereinheit 26 gesteuert. The proportional valve 100 is further connected to a control signal line 29 to the control unit 6 and 20 and is controlled by the control unit 26 on the basis of the data recorded by the flow sensor 75.
Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Beatmungsgerätes 109. Das Beatmungsgerät 109 umfasst eine Gebläseeinheit 35, die über einen Schlauch 32 fluidkommunizierend mit einer Patientenschnittstelle 25 verbunden ist. Die Gebläseeinheit 35 bläst dabei durch den Schlauch 32 Atemluft in eine Patientenschnittstelle 25. Die Patientenschnittstelle 25 kann dabei eine Nasenmaske sein. Zwischen dem Gesicht des Patienten und der Patientenschnittstelle 25 wird ein Volumen eingeschlossen. Die Kontaktstelle zwischen der Patientenschnittstelle 25 und dem Gesicht des Patienten ist dabei gasdicht, so dass an der Kontaktstelle kein Gas aus dem Volumen entweichen kann. FIG. 14 shows a further embodiment of a ventilator 109. The ventilator 109 comprises a blower unit 35, which is connected in a fluid-communicating manner with a patient interface 25 via a hose 32. The blower unit 35 blows breathing air into a patient interface 25 through the tube 32. The patient interface 25 can be a nasal mask. A volume is enclosed between the patient's face and the patient interface 25. The contact point between the patient interface 25 and the face of the patient is gas-tight, so that no gas can escape from the volume at the contact point.
In dem Volumen zwischen der Patientenschnittstelle 25 und dem Gesicht des Patienten wird durch das Beatmungsgerät 109 ein Überdruck von 10 mbar gehalten. In the volume between the patient interface 25 and the patient's face, an overpressure of 10 mbar is maintained by the ventilator 109.
Weiter kann die Gebläseeinheit 35 eine Anästhesieeinheit 110 aufweisen, die die von der Gebläseeinheit 35 bereitgestellte Atemluft mit einem Anästhesiemittel versetzt. Alternativ ist es möglich, andere Druckgasquellen zu nutzen, wie sie zum Beispiel in den Figuren 13a bis 13c dargestellt sind. Further, the blower unit 35 may include an anesthesia unit 110 which displaces the breathing air provided by the blower unit 35 with an anesthetic. Alternatively it is it is possible to use other compressed gas sources, as shown for example in Figures 13a to 13c.
In dieser Ausführungsform ist zwischen der Gebläseeinheit 35 und der Patientenschnittstelle 25 ein Ventil in Form eines Proportionalventils oder Druckminderers 104 mit einer pneuma¬ tischen Steuervorrichtung 1 angeordnet. Mittels des Proportionalventils oder Druckminderers 104 kann der Gasstrom von der Gebläseeinheit 35 zu der Patientenschnittstelle 25 gesteuert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Proportionalventil bzw. der Druckminderer 104 weggelassen werden. Das Atemgas strömt dann ungehindert durch den Schlauch 32 von der Gebläseeinheit 35 in die Patientenschnittstelle 25. In this embodiment, a valve in the form of a proportional valve or pressure reducer 104 is disposed with a pneuma ¬ tables control device 1 between the fan unit 35 and the patient interface 25th By means of the proportional valve or pressure reducer 104, the gas flow from the blower unit 35 to the patient interface 25 can be controlled. In an alternative embodiment, the proportional valve or the pressure reducer 104 may be omitted. The breathing gas then flows unhindered through the tube 32 from the blower unit 35 into the patient interface 25.
An der Patientenschnittstelle 25 ist weiter ein Ausatemventil in Form eines Druckminderers 100' angeordnet. Der Druckminderer 100' ist dabei wie das Proportionalventil 100 aufgebaut. Lediglich die Ansteuerung erfolgt mit konstant gehaltenem Hinterdruck. Die Ansteuerung erfolgt mittels einer Steuereinheit 26, die über eine Steuersignalleitung 29' mit dem Druckminderer 100' verbunden ist. Mit dem Druckminderer 100' kann auf eine passive Ausatemöffnung verzichtet werden, so dass beim Einatmen kein Gas aus eine passiven Ausatemöffnung entweichen kann. Dies hat zur Folge, dass das Beatmungsgerät 109 effizienter arbeitet und keine passive Ausatemöffnung beim Einatemvorgang gespült werden muss, um eine Anreicherung mit C02 zu vermeiden . At the patient interface 25 an exhalation valve in the form of a pressure reducer 100 'is further arranged. The pressure reducer 100 'is constructed like the proportional valve 100. Only the control is carried out with a constant back pressure. The control takes place by means of a control unit 26, which is connected via a control signal line 29 ' to the pressure reducer 100'. With the pressure reducer 100 'can be dispensed with a passive expiratory opening, so that when inhaled, no gas can escape from a passive exhalation. As a result, the respirator 109 operates more efficiently and no passive exhalation must be flushed during inspiration to avoid C02 accumulation.
Weiter umfasst die Patientenschnittstelle 25 einen Drucksensor 28, der den Druck zwischen der Patientenschnittstelle 25 und dem Gesicht des beatmeten Patienten misst. Der Drucksensor 28 ist über eine Messsignalleitung 30 mit der Steuereinheit 26 verbunden. Die Steuereinheit 26 wird durch eine Energiequelle 27 mit Energie versorgt. Die Energiequelle 27 kann dabei eine Batterie oder ein Netzstromanschluss sein. Das Beatmungsgerät 109 gemäß Figur 14 kann ebenso wie die Ausführungsformen in den Figuren 13b und 13c einen Flusssensor 75 aufweisen (in Figur 14 nicht dargestellt) . Die Daten des Flus- sensors 75 werden zur aktiven Steuerung des Druckminderers 100 ' genutzt . Further, the patient interface 25 includes a pressure sensor 28 that measures the pressure between the patient interface 25 and the face of the ventilated patient. The pressure sensor 28 is connected to the control unit 26 via a measuring signal line 30. The control unit 26 is powered by a power source 27 with energy. The energy source 27 may be a battery or a mains power connection. The respirator 109 according to FIG. 14, like the embodiments in FIGS. 13b and 13c, may have a flow sensor 75 (not shown in FIG. 14). The data of the flow sensor 75 are used to actively control the pressure reducer 100 '.
Da das Ausatemventil aktiv gesteuert bzw. geregelt werden kann, ist es möglich, bestimmte Kenngrößen wie die Atemfrequenz, die Atemkontinuität und die Regleraussteuerung zu er¬ fassen und auf dieser Basis Kennwerte oder Warnungen zu generieren. Weiter ist es möglich, den Volumenstrom über die Zeit abzuschätzen und damit auch Beatmungsparameter wie Tidalvolu- men, Flussspitzen sowie das Inspirations-Exspirations-Verhält- nis zu erfassen. Damit können weite der Atemwiderstand und die Compliance des Patienten abgeschätzt werden. Since the exhalation valve can be actively controlled, it is possible to take certain parameters such as the respiratory rate, respiratory continuity and the regulator output to control it ¬ and to generate from this basic characteristics or warnings. Furthermore, it is possible to estimate the volume flow over time and thus also to record ventilation parameters such as tidal volumes, flow peaks and the inspiratory expiratory ratio. Thus, the breathing resistance and patient compliance can be estimated.
Figur 15a zeigt ein Pumpensystem 112, bei dem der Gesamtflusswiderstand auf einen konstanten Wert geregelt wird. Damit wird ein konstanter mittelfristiger Arbeitspunkt für eine Hauptpumpe 42 bereitgestellt. Die Hauptpumpe 42 ist dabei fluidkom- munizierend mit pneumatischen Elementen 46 sowie Volumeneinheiten 44 verbunden. Weiter ist eine Flussmesseinrichtung 45 vorgesehen, die den Fluss in der fluidkommunizierenden Verbindung erfasst. Der Eingang in das System wird durch eine Filtereinrichtung 47 gebildet. Die Hauptpumpe 42 saugt dabei Luft durch die Filtereinrichtung 47 an. Dies wird durch den Pfeil 9, der die Pumpenflussrichtung darstellt, kenntlich gemacht. Zwischen der Filtereinrichtung 47 und der Hauptpumpe 42 ist weiter ein Druckwiderstand 101 mit einer pneumatischen Steuervorrichtung 1 vorgesehen. Der Druckwiderstand 101 wird durch eine Regeleinheit 43 geregelt. Dazu weist die Regeleinheit 43 einen Drucksensor 28 auf, der den Druck in der fluidkommunizierenden Verbindung zwischen der Filtereinrichtung 47 und der Hauptpumpe 42 erfasst. Auf diese Weise kann mittels des Druckwiderstands 101 eine dynamische Veränderung des Gesamtflusswiderstands des Pumpensys¬ tems 112 ausgeregelt werden, sodass ein konstanter Gesamt¬ flusswiderstand erzielt wird. FIG. 15 a shows a pump system 112, in which the total flow resistance is regulated to a constant value. Thus, a constant medium term operating point for a main pump 42 is provided. The main pump 42 is connected in a fluid-communicating manner with pneumatic elements 46 and volume units 44. Furthermore, a flow measuring device 45 is provided, which detects the flow in the fluid-communicating connection. The input to the system is formed by a filter 47. The main pump 42 sucks in air through the filter device 47. This is indicated by the arrow 9, which represents the pump flow direction. Between the filter device 47 and the main pump 42, a pressure resistor 101 is further provided with a pneumatic control device 1. The pressure resistor 101 is controlled by a control unit 43. For this purpose, the control unit 43 has a pressure sensor 28, which detects the pressure in the fluid-communicating connection between the filter device 47 and the main pump 42. In this way, a dynamic change in the total flow resistance of the Pumpensys ¬ tems 112 may be regulated by means of the pressure resistor 101, so that a constant total ¬ flow resistance is obtained.
In Figur 15b wird im Unterschied zu Figur 15a ein Druckwider¬ stand 101 vor der Filtereinrichtung 47 dargestellt. Die Fil¬ tereinrichtung 47 ist damit zwischen dem Druckwiderstand 101 und der Hauptpumpe 42 angeordnet. Ansonsten wird auf die Ausführungsform in Figur 15a verwiesen. In Figure 15b a platen ¬ was represented 101 before the filtering means 47 in contrast to FIG 15a. The Fil ¬ tereinrichtung 47 is arranged so that between the pressure resistor 101 and the main pump 42nd Otherwise, reference is made to the embodiment in Figure 15a.
Mit der Ausregelung des Gesamtflusswiderstandes wird ein konstanter mittelfristiger Arbeitspunkt für die Hauptpumpe 42 auf einen konstanten Wert erzielt. Die Frequenz der Hauptpumpe 42 bleibt dabei weitgehend stabil. With the control of the total flow resistance, a constant medium-term operating point for the main pump 42 is achieved to a constant value. The frequency of the main pump 42 remains largely stable.
Je nach Betriebsmodus können mehrere verschiedene Gesamtflusswiderstände eingestellt werden. Weiter können die Betriebsmodi verschiedene Flowbereiche sein. Alternativ können weiter auch nur bestimmte Frequenzbereiche vermieden werden, indem der einstellbare Druckwiderstand 101 einen zusätzlichen Spielraum zu dem realen Druckwiderstand addiert. Depending on the operating mode, several different total flow resistances can be set. Further, the modes of operation may be different flow ranges. Alternatively, further only certain frequency ranges can be avoided by the adjustable pressure resistor 101 adds an additional margin to the real pressure resistance.
Es ist auch zu beachten, dass der Arbeitspunkt der Hauptpumpe 42 dynamisch durch den Druck des geförderten Fluids an der absaugenden Seite, d.h. auf der Seite der Filtereinrichtung 47 beeinflusst wird. Gegebenenfalls kommen auch sporadisch auftretende Tröpfchen innerhalb der absaugenden Leitung hinzu. Durch diese Tröpfchen entstehen durch das Ausgasen erhöhte Drücke, die zu Druck und Flowspitzen führen können. Die Tröpfchen entstehen dabei entweder durch angesaugte Flüssigkeit o- der durch Kondensation in der Leitung. It should also be noted that the operating point of the main pump 42 is dynamically controlled by the pressure of the delivered fluid at the aspirating side, i. is influenced on the side of the filter device 47. If necessary, sporadically occurring droplets within the suctioning line are also added. As a result of the outgassing, these droplets produce increased pressures which can lead to pressure and flow peaks. The droplets arise either by sucked liquid or by condensation in the line.
Solche dynamischen Änderungen können durch die Arbeitspunkte der Hauptpumpe nicht ausgeregelt werden. Sie sind für die pneumatischen Zeitkonstanten des Systems zu schnell. Ein Ausregeln würde zu verschiedenen Druck- und Flowspitzen an ver¬ schiedenen Stellen des pneumatischen Systems führen. Die ge¬ schickte Anordnung des einstellbaren Druckwiderstandes 101 reduziert den dynamischen Anteil oder regelt ihn sogar aus, wobei gleichzeitig Druck- und Flowspitzen vermieden werden. Such dynamic changes can not be compensated by the operating points of the main pump. They are for the pneumatic time constants of the system too fast. A balancing would lead to different pressure and flow peaks at ver ¬ different points of the pneumatic system. The ge ¬ sent arrangement of the adjustable pressure resistor 101 reduces the dynamic component or even regulates it, while pressure and flow peaks are avoided.
In Figur 16a wird eine Gasmischvorrichtung 111 dargestellt. Die Gasmischvorrichtung 111 umfasst Druckgasquellen 36, die unterschiedliche Gase umfassen können. Die Druckgasquellen 36 sind fluidkommunizierend mit einem Drucktank 53 verbunden. FIG. 16 a shows a gas mixing device 111. The gas mixing device 111 includes compressed gas sources 36, which may include different gases. The compressed gas sources 36 are connected in fluid communication with a pressure tank 53.
Zwischen dem Drucktank 53 und den Druckgasquellen 36 sind Drucksensoren 28, Druckminderer 37, die auch als einstellbare Druckminderer 104 ausgebildet sein können, sowie Proportional¬ ventile 105 zwischengeschaltet. Between the pressure tank 53 and the compressed gas sources 36 are pressure sensors 28, pressure reducer 37, which may also be formed as adjustable pressure reducer 104, and proportional ¬ valves 105 interposed.
Das Druckgas aus einer Druckgasquelle 36 wird über den Drucksensor 28 zunächst zu dem Druckminderer 37 geführt. Mittels des Drucksensors 28 kann der Druck an der Druckgasquelle 36 ermittelt werden. The pressurized gas from a compressed gas source 36 is first fed via the pressure sensor 28 to the pressure reducer 37. By means of the pressure sensor 28, the pressure at the compressed gas source 36 can be determined.
Nach Passieren des Druckminderers 37 weist das Druckgas einen geringeren Druck als an der Druckgasquelle 36 auf. Mittels des Proportionalventils 105 kann ein bestimmter Gasfluss hergestellt werden. Dieser Gasfluss wird in den Drucktank 53 eingeleitet. Mittels des Proportionalventils 105 kann damit ein kontinuierlicher Gasstrom hergestellt werden. After passing through the pressure reducer 37, the compressed gas has a lower pressure than at the compressed gas source 36. By means of the proportional valve 105, a specific gas flow can be produced. This gas flow is introduced into the pressure tank 53. By means of the proportional valve 105 can thus be produced a continuous gas flow.
Im Stand der Technik werden dazu digital geschaltete Ventile genutzt, die entweder einen Ein- oder einen Aus-Zustand haben. Über die Länge der Ein- und Aus-Zustände , die mithilfe einer Pulsweitenmodulation hergestellt wird, kann die Menge des in den Drucktank 53 eingeleiteten Gases eingestellt werden. Der Drucktank 53 dient dabei dazu, die Ein- und Ausschaltstoße, pneumatisch herauszufiltern . Die verschiedenen Gase werden mit entsprechenden Mengen in den Drucktank 53 eingeleitet und dort miteinander vermischt. Eine Mischgasleitung 52 führt aus dem Drucktank 53 hinaus. In der Mischgasleitung 53 wird das Mischgas zum Beispiel zu einem Be¬ atmungsgerät zugeführt. Dabei sind die bekannten pneumatischen Steuerelemente wie zum Beispiel weitere Drucksensoren 28, die an Druckwiderständen 38 geschaltet sind sowie zum Beispiel Ausgangsventile 39 vorgesehen. In the prior art digitally switched valves are used, which have either an on or an off state. Over the length of the on and off states, which is produced by means of a pulse width modulation, the amount of introduced into the pressure tank 53 gas can be adjusted. The pressure tank 53 serves to filter out the on and off bumps pneumatically. The various gases are introduced with appropriate amounts in the pressure tank 53 and mixed there. A mixed gas line 52 leads out of the pressure tank 53. In the mixed gas line 53, the mixed gas is supplied, for example, to a Be ¬ breathing device. In this case, the known pneumatic control elements such as further pressure sensors 28 which are connected to pressure resistors 38 and, for example, output valves 39 are provided.
Figur 16b zeigt eine Ausführungsform der Gasmischvorrichtung 111, die ohne Drucktank 53 auskommt. In dieser alternativen Ausführungsform der Gasmischvorrichtung wird eine tanklose Gasmischvorrichtung 111 dargestellt. FIG. 16b shows an embodiment of the gas mixing device 111, which does not require a pressure tank 53. In this alternative embodiment of the gas mixing device, a tankless gas mixing device 111 is shown.
Aus den Proportionalventilen 105 wird ein kontinuierlicher Gasstrom bereitgestellt, der lediglich in der Stärke des Gasflusses variiert. Dadurch müssen keine Druckstöße von digital geschalteten Ventilen aufgefangen werden. Das Gas kann damit direkt in die Mischgasleitung 52 geleitet und dort mit den anderen Druckgasen vermischt werden. Der Aufbau der tanklosen Gasmischvorrichtung III ist damit einfacher als im Stand der Technik und kann weiter ohne großen Aufwand geregelt werden. Dazu müssen lediglich die Öffnungen der Proportionalventil 105 verstellt werden, um das Mischgasverhältnis zu ändern. Proportional valves 105 provide a continuous flow of gas that varies only in the magnitude of the gas flow. As a result, no pressure surges of digitally switched valves must be collected. The gas can thus be passed directly into the mixed gas line 52 and mixed there with the other compressed gases. The construction of the tankless gas mixing device III is thus simpler than in the prior art and can be further regulated without much effort. For this purpose, only the openings of the proportional valve 105 must be adjusted to change the mixing gas ratio.
Die erste Druckkammer 5 kann als Vordruckkammer ausgebildet sein. Dabei fließt der Fluidstrom durch die zweite Öffnung in die erste Druckkammer hinein und kann dann beim Öffnen der ersten Öffnung 6 aus der ersten Druckkammer hinaus fließen. The first pressure chamber 5 may be formed as a pre-pressure chamber. In this case, the fluid flow flows through the second opening into the first pressure chamber and can then flow out of the first pressure chamber when opening the first opening 6.
Alternativ kann die erste Druckkammer als Hinterdruckkammer ausgebildet sein. Dabei fließt der Fluidstrom bei geöffneter erster Öffnung 6 durch die erste Öffnung 6 in die erste Druckkammer 5 hinein und aus der zweiten Öffnung 8 aus der ersten Druckkammer hinaus. Alternatively, the first pressure chamber may be formed as a rear pressure chamber. The fluid flow flows when opened first opening 6 through the first opening 6 into the first pressure chamber 5 and out of the second opening 8 from the first pressure chamber addition.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Pneumatische Steuervorrichtung Steuerdruckkammer Pneumatic control device Control pressure chamber
erstes Membranelement first membrane element
Pumpvorrichtung pumping device
erste Druckkammer first pressure chamber
erste Öffnung first opening
Verschlusselement closure element
zweite Öffnung second opening
Pumpenflussrichtung Pump flow direction
Durchlassflussrichtung Passage flow direction
Gehäuse casing
Abzweigleitungselement Branch circuit element
Verbindungskammer connecting chamber
Verbindungsöffnung connecting opening
Verbindungselement connecting member
Leckageöffnung leakage opening
Führungselement guide element
Federelement spring element
Zweite Druckkammer Second pressure chamber
Dritte Druckkammer Third pressure chamber
Restriktionselement restriction element
Zweites Membranelement Second membrane element
Umgebungsluftöffnung Ambient air port
Haltestück holding piece
Patientenschnittstelle Patient Interface
Steuereinheit control unit
Energiequelle energy
Drucksensor pressure sensor
Steuer-Signalleitung Control signal line
Mess-Signalleitung Measuring signal line
Gesichtsmaske face mask
Schlauch Gebläsefiltergerät tube PAPR
Filtereinheit filter unit
Gebläseeinheit blower unit
Druckgasquelle Compressed gas source
Druckminderer pressure reducer
Mess-Druckwiderstand Measuring pressure resistance
Ausgangsventil outlet valve
Zwei-Wege-Hochfrequenzpumpe Two-way radio frequency pump
Steuerflussrichtung Control flow direction
Hauptpumpenelement Main pump element
Regeleinheit control unit
Volumeneinheit unit volume
Flussmesseinrichtung Flow meter
pneumatische Elemente pneumatic elements
Filtereinrichtung filtering device
Ausatemöffnung exhalation
Entlastungsventil relief valve
Piezo-Kristall Piezo crystal
Pumpöffnung pumping port
Zwei-Wege-Kanal Two-way channel
erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung Gehäuse first two-way passage opening second two-way passage opening housing
Frequenzgenerator frequency generator
Signalleitung signal line
Pumpenkammerwandelement Pump chamber wall element
Abdeckplatte cover
erstes Anschlussleitungselement Kraterelement first connecting element crater element
Trichterelement funnel member
Pumpenmembranelement Pump diaphragm element
Kopplungselement coupling element
Eingangsöffnung entrance opening
Ausgangsöffnungoutput port
ischgasleitungselement Drucktank ischgasleitungselement pressure tank
Wandelement  wall element
Ventilplattenelement  Valve plate element
Konuselement  cone element
Klappenelement  flap element
Scharnierelernent  Scharnierelernent
Gasentnähmeanschluss  Gasentnähmeanschluss
Fluss-Sensor  Flow sensor
zweites Anschlussleitungselement second connection line element
Ventil  Valve
Druckwiderstand  pressure resistance
Hinterdruck geregelter Druckwiderstand Back pressure regulated pressure resistance
Vordruck geregelter Druckwiderstand Pre-pressure regulated pressure resistance
Proportional entil/Druckminderer  Proportional valve / pressure reducer
Proportionalventil  proportional valve
Proportionalventil  proportional valve
Vordruck gesteuertes Proportionalventil Form pressure controlled proportional valve
Hinterdruck gesteuertes ProportionalventilBack pressure controlled proportional valve
Beatmungsgerät ventilator
Anästhesieeinheit  anesthesia unit
Gasmischvorrichtung  Gas mixing device
Pumpensystem  pump system

Claims

Patentansprüche claims
Pneumatische Steuervorrichtung umfassend eine Steuer¬ druckkammer (2), die ein erstes Membranelement (3) auf¬ weist, das mindestens einen Teil einer Wand der Steuerdruckkammer (2) bildet, eine mit der Steuerdruckkammer (2) fluidkommunizierend verbundene Pumpvorrichtung (4) zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer (2), eine erste Druckkammer (5), die eine erste Öffnung (6) umfasst, ein mit der ersten Öffnung fluidkommunizierend verbundenes erstes Anschlussleitungselement (60) und ein mit dem ersten Membranelement (3) verbundenes Verschlusselement (7) zum Öffnen und Verschließen der ersten Öffnung (6) aufweist, wobei das Verschlusselement (7) über das erste Membranelement (3) mittels des Steuerdrucks gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (4) eine Hochfrequenzpumpe (40) mit einer Pumpfrequenz von mindestens 600 Hz aufweist. Pneumatic control device comprising a control ¬ pressure chamber (2) which has a first diaphragm member (3) on ¬ forming at least a portion of a wall of the control pressure chamber (2), one with the control pressure chamber (2) fluidkommunizierend associated pumping device (4) for generating a control pressure in the control pressure chamber (2), a first pressure chamber (5) comprising a first opening (6), a first connection line element (60) connected in a fluid communication with the first opening and a closure element (7) connected to the first membrane element (3) ) for opening and closing the first opening (6), the closure element (7) being controlled via the first membrane element (3) by means of the control pressure, characterized in that the pumping device (4) comprises a high - frequency pump (40) with a pumping frequency of at least 600 Hz.
Pneumatische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzpumpe (40) als eine Piezo-Pumpe ausgebildet ist. Pneumatic control device according to claim 1, characterized in that the high-frequency pump (40) is designed as a piezo pump.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzpumpe (40) als eine Zwei-Wege-Pumpe ausgebildet ist. Pneumatic control device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the high-frequency pump (40) is designed as a two-way pump.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Membranelement (3) einstückig mit dem Verschlusselement (7) ausgebildet ist. Pneumatic control device according to one of the preceding claims, characterized in that the first membrane element (3) is formed integrally with the closure element (7).
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Membranel ment (3) über ein Verbindungselement (15) mit dem Ver¬ schlusselement (7) verbunden ist. Pneumatic control device according to one of claims to 4, characterized in that the first Membranel element (3) via a connecting element (15) with the Ver ¬ closing element (7) is connected.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung (4) von der Steuerdruckkammer (2) in die Umgebung pumpt. Pneumatic control device according to one of claims to 6, characterized in that the pumping device (4) pumps from the control pressure chamber (2) into the environment.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die PumpvorrichtungPneumatic control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pumping device
(4) von der Umgebung in die Steuerdruckkammer (2) pumpt. (4) from the environment in the control pressure chamber (2) pumps.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Druckkammer (5) und der Steuerdruckkammer (2) eine zweite Druckkammer (19) angeordnet ist, wobei ein zweites mit dem Verschlusselement (7) verbundenes Membranelement (22) eine gemeinsame Wand zwischen der ersten DruckkammerPneumatic control device according to any one of the preceding ¬ claims, characterized in that between the first pressure chamber (5) and the control pressure chamber (2) a second pressure chamber (19) is arranged, wherein a second with the shutter member (7) connected to the membrane element (22) a common wall between the first pressure chamber
(5) und der zweiten Druckkammer (19) bildet, wobei das erste Membranelement (3) die Steuerdruckkammer (2) zur Umgebung abgrenzt. (5) and the second pressure chamber (19) forms, wherein the first membrane element (3) delimits the control pressure chamber (2) to the environment.
Pneumatische Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussleitungselement (60) ein Restriktionselement (21) aufweist und über eine Abzweigleitung (12) mit der zweiten Druckkammer (19) flu- idkommunizierend verbunden ist, wobei das Restriktionselement (21) zwischen der Abzweigleitung (12) und dem ersten Anschlussleitungselement (60) angeordnet ist. Pneumatic control device according to Claim 8, characterized in that the first connecting line element (60) has a restriction element (21) and is connected via a branch line (12) to the second pressure chamber (19) in a fluid-communicating manner, the restriction element (21) being connected between the Branch line (12) and the first connection line element (60) is arranged.
Pneumatische Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (5) eine zweite Öffnung (8) mit einem zweiten Anschlussleitungselement (80) aufweist, wobei das zweite Anschlussleitungselement (60) ein Restriktionselement (21) aufweist und über eine Abzweigleitung (12) mit der zweiten Druckkammer (19) fluidkommunizierend verbunden ist, wobei das Restriktionselement (21) zwischen der Abzweigleitung (12) und dem zweiten Anschlussleitungselement (80) angeordnet ist . Pneumatic control device according to claim 8, characterized in that the first pressure chamber (5) has a second opening (8) with a second connection line element (80), wherein the second connection line element (60) has a restriction element (21) and fluidly communicating via a branch line (12) with the second pressure chamber (19), the restriction element (21) being arranged between the branch line (12) and the second connection line element (80).
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzweigleitung (12) die erste Öffnung (6) über das erste Anschlussleitungselement (60) fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer (2) verbindet, wobei die Pumpvorrichtung (4) von der Abzweigleitung (12) in die Steuerdruckkammer (2) pumpt . Pneumatic control device according to one of Claims 7, characterized in that a branch line (12) connects the first opening (6) in fluid communication with the control pressure chamber (2) via the first connection line element (60), the pump device (4) being connected from the branch line (8). 12) in the control pressure chamber (2) pumps.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzweigleitung (12) die erste Druckkammer (5) fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer (2) verbindet, wobei die Pumpvorrichtung (4) von der Steuerdruckkammer (2) in die Abzweigleitung (12) pumpt. Pneumatic control device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a branch line (12) connects the first pressure chamber (5) in fluid communication with the control pressure chamber (2), wherein the pump device (4) from the control pressure chamber (2) into the branch line ( 12) pumps.
Pneumatische Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (18) mit dem ersten Membranelement (3) verbunden ist, wobei zumindest eine Federkraftkomponente des Fe¬ derelements (18) senkrecht zu einer Oberfläche des ersten Membranelements (3) ausgerichtet ist. Pneumatic control device according to one of the preceding claims, characterized in that a spring element (18) is connected to the first membrane element (3), wherein at least one spring force component of the Fe ¬ derelements (18) is aligned perpendicular to a surface of the first membrane element (3) ,
Einatem-Ventil umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Inhalation valve comprising a pneumatic control device (1) according to one of claims 1 to 13.
Ausatem-Ventil umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Exhalation valve comprising a pneumatic control device (1) according to one of claims 1 to 13.
Proportionalventil umfassend eine pneumatische Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Proportional valve comprising a pneumatic control device (1) according to one of claims 1 to 13.
17. Druckwiderstand umfassend eine pneumatische Steuervor¬ richtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist. 17. Pressure resistor comprising a pneumatic Steuervor ¬ direction (1) according to one of claims 1 to 13.
18. Druckminderer umfassend eine pneumatische Steuervorrich¬ tung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist. 18. Pressure reducer comprising a pneumatic Steuervorrich ¬ device (1) according to one of claims 1 to 13.
19. Beatmungsgerät umfassend eine Patientenschnittstelle  19. A respirator comprising a patient interface
(25), ein Einatem-Ventil (100 λ ) nach Anspruch 14, das fluidkommunizierend mit dem Beatmungsgerät (109) und der Patientenschnittstelle (25) verbunden ist, ein Ausatem- Ventil (100, Λ) nach Anspruch 15, das fluidkommunizierend mit der Patientenschnittstelle (25) verbunden ist, wobei ein Drucksensor (28) an der Patientenschnittstelle (25) angeordnet ist, der Druckzustandssignale an eine Steuereinheit (26) übermittelt, wobei die Steuereinheit (26) das Ausatem-Ventil (100 ) steuert. (25), an inhalation valve (100 λ ) according to claim 14, the fluid communicating with the ventilator (109) and the patient interface (25) is connected, an exhalation valve (100 , Λ ) according to claim 15, the fluid-communicating with the Patient interface (25) is connected, wherein a pressure sensor (28) on the patient interface (25) is arranged, which transmits pressure status signals to a control unit (26), wherein the control unit (26) controls the exhalation valve (100).
20. Beatmungsgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungsgerät (109) eine Anästhesieeinheit (110) aufweist, die fluidkommunizierend mit dem Einatem- Ventil (100λ) verbunden ist. 20. The ventilator according to claim 19, characterized in that the ventilator (109) has an anesthesia unit (110) which is connected in a fluid-communicating manner with the inhalation valve (100 λ ).
21. Gebläsefiltergerät umfassend eine Gebläseeinheit (35), die eine Ansaugöffnung und eine Ausblasöffnung aufweist, eine Filtereinheit (34), die fluidkommunizierend mit der Ansaugöffnung verbunden ist und einer Nutzerschnittstelle (31) mit einer Ausatemöffnung (48), die fluidkommunizierend mit der Ausblasöffnung verbunden ist, wobei das Gebläsefiltergerät (33) zwischen der Ansaugöffnung und Ausatemöffnung eine pneumatische Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist. A blower filter apparatus comprising a blower unit (35) having a suction port and a blowout port, a filter unit (34) fluidly communicating with the suction port, and a user interface (31) having an exhale port (48) fluidly communicating with the blowout port is, wherein the blower filter device (33) between the suction port and exhalation opening, a pneumatic control device (1) according to one of claims 1 to 13.
22. Gasmischvorrichtung umfassend zwei Mischgasquellen (36) und eine mit den Mischgasquellen (36) fluidkommunizierend verbundene Mischgasleitung (42), wobei zwischen mindestens einer Mischgasquelle (36) und der Mischgasleitung (42) ein Proportionalventil (104, 105, 106) nach Anspruch 16 fluidkommunizierend verbunden ist. 22. Gas mixing device comprising two mixed gas sources (36) and one with the mixed gas sources (36) fluidkommunizierend connected mixed gas line (42), wherein between at least one mixed gas source (36) and the mixed gas line (42) a proportional valve (104, 105, 106) according to claim 16 is connected in fluid communication.
Patientenschnittstelle (25) für ein Beatmungsgerät, wobei die Patientenschnittstelle (25) ausgebildet ist, zwischen einem Gesicht eines Patienten und der Patientenschnittstelle (25) ein Volumen einzuschließen A patient interface (25) for a ventilator, wherein the patient interface (25) is configured to include a volume between a patient's face and the patient interface (25)
und wobei die Patientenschnittstelle (25) ferner ein Aus¬ atemventil in Form eines Druckminderers (100 ) nach Anspruch 15 aufweist. and wherein the patient interface (25) further comprises an off ¬ breathing valve in the form of a pressure reducer (100) according to claim 15.
Patientenschnittstelle (25) für ein Beatmungsgerät nach Anspruch 23, wobei der Druckminderer (100 ) über eine Steuersignalleitung (29) mit einer Steuereinheit (26) verbindbar ist. Patient interface (25) for a ventilator according to claim 23, wherein the pressure reducer (100) via a control signal line (29) with a control unit (26) is connectable.
Patientenschnittstelle (25) für ein Beatmungsgerät nach nach Anspruch 23, ferner aufweisend einen Drucksensor (28), welcher ausgebildet ist, einen Druck zwischen der Patientenschnittstelle (25) und dem Gesicht des Patienten zu messen. The patient interface (25) for a ventilator of claim 23, further comprising a pressure sensor (28) configured to measure a pressure between the patient interface (25) and the patient's face.
Patientenschnittstelle (25) für ein Beatmungsgerät nach nach Anspruch 25, wobei der Drucksensor (28) über eine Messsignalleitung (30) mit einer Steuereinheit (26) ver- bindbar ist. Patient interface (25) for a ventilator according to claim 25, wherein the pressure sensor (28) via a measuring signal line (30) with a control unit (26) is connectable.
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