DE2549617C3 - Gasmischventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gasmischventil gemäß dem J"
Oberbegriff des Anspruches.
Bekannte Gasmischventile dieser Art (US-PS
18 96 092) sollen ganz allgemein dk hauptsächlich mit gleichem Druck zugeführten beiden Gase in innerhalb
bestimmter Grenzen wählbaren Proportionen dosieren und vermischen. Gleichzeitig muß mit unbedingter
Sicherheit verhindert werden, daß das eine zugeführte Gas über das Gasmischventil in den Einlaß für das
andere Gas eindringen kann, d. h. es muß verhindert werden, daß beispielsweise Lachgas über das Gasmisch- w
ventil in eine zentrale Sauerstoffanlage überströmen kann, was andernfalls bei beabsichtigter Verabreichung
von Sauerstoff zu Zyanose und Erstickung führen könnte.
Ein Problem bei derartigen Gasmischventilen ist, sowohl bei geringen als auch normalen und großen
Gasentnahmen ein konstant bleibendes Mischungsverhältnis zu erreichen, da solche Gasmischventile mit dem
Nachteil behaftet sind, daß sich das Mischungsverhältnis mit dem Gasfluß ändert, oft auf schwer erfaßbare und
unregelmäßige Weise.
In diesem Zusammenhang zeigt sich auch, daß das eingangs genannte bekannte Gasmischventil eine
adäquate Gasmischung nur dann liefern kann, wenn der
Gasfluß verhältnismäßig groß ist, im Auslaß ein nur y'
geringer Gegendruck vorliegt und die Durchflußmengenregelung auf der Zuströmseite erfolgt, beispielsweise
durch Nadelventile oder durch Druckregelung. Demgegenüber kann das bekannte Gasmischventil
dann nicht mit zufriedenstellender Genauigkeit arbei- W)
ten, wenn die Durchflußmengenregelung auf der Auslaßseite vorgesehen wird, weswegen ein solches
Gasmischventil auch keine Gasmischung abgeben kann, deren Druck wesentlich über Atmosphärendruck liegt.
Bei dem bekannten Gasmischventil könnte zwar b>
daran gedacht werden, die federn der beiden Rückschlagventile exakt gleich stark zu machen. Dies ist
jedoch in der Praxis innerhalb eines vernünftigen Kostenrahmens kaum möglich. Hinzu kommt noch, daß
sich Federkennlinien mit der Zeit ändern, so daß selbst ursprünglich exakt gleiche Federn nach einer gewissen
Einsatzzeit dann doch andere Kennwerte annehmen. Schließlich darf auch bei dem bekannten Gasmischventil
keines der zugeleiteten Gase »klebriger« als das andere sein, was bedeutet, daß die statische Reibung zwischen
Ventilkörper und Ventilsitz der beiden Rückschlagventile für die beiden verschiedenen Gase genau dieselbe
sein muß. Dies ist jedoch ein konstruktives Problem, dessen Bewältigung außerordentliche Schwierigkeiten
bereitet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Gasmischventil der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten,
daß eine gute Gleichmäßigkeit des Gasmischverhältnisses weitgehend unabhängig von der das Ventil
durchströmenden Gasmenge erreicht wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Gasmischventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die in
seinem Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst
Aufgrund der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasmischventils ist es möglich, eine bisher noch nicht
erreichte Konstanz des Gasmischverhältnisses zu gewährleisten, die auch bei innerhalb weiter Grenzen
schwankenden Gasströmen hohe Anforderungen zufriedenstellt.
Da außerdem nur noch eine einzige Feder erforderlich ist, sind damit von vornherein sämtliche Schwierigkeiten,
die auf der Verwendung zweier eventuell ungleicher Federn beruhen, ausgeschaltet. Weil weiterhin
eine einzige Ventilklappe für sämtliche auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle vorgesehen ist,
entfallen auch die sonst üblichen Schwierigkeiten, die auf fertigungstechnischen Schwankungen im Rahmen
der vorgeschriebenen Präzisionstoleranzen bei der Verwendung zweier getrennter Auslaßventile für die
jeweiligen Gasströme beruhen und in der Regel nicht zu vermeiden sind.
Schließlich ergibt sich auch aufgrund der Verwendung
der gemeinsamen Ventilklappe der weitere wesentliche Vorteil dahingehend, daß der Gasfluß auf
der Auslaßseite geregelt werden kann. Dies hat sich in der Praxis als sehr wertvoll erwiesen, da sich auf diese
Weise eine Gasmischung erzielen läßt, die immer noch einen verhältnismäßig hohen Druck aufweist und daher
zum Antrieb verschiedener medizinischer Geräte Verwendung finden kann. Dies hat seine besondere
Bedeutung bei solchen medizinischen Geräten, beispielsweise Respiratoren, die einen verhältnismäßig
hohen Eingangsdruck des Atmungsgases voraussetzen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 Gasmischventil mit einem geradlinig verstellbaren
Schieber, senkrecht zur Verschieberichtung des Schiebers gesehen, schematisch im Schnitt;
F i g. 2 Gasmischventil nach F i g. I in Verschieberichtung des Schiebers gesehen;
Fig.3 Gasmischventil mit drehbarem Schieber in einem teilweisen Axialschnitt durch die Drehachse;
Fig.4 vordere Abdeckung für ein Gasmischventil
nach F i g. 3 in Draufsicht auf die beiden Gaseinlässe;
Fig. 5 Ansicht auf das einlaßseitige Ende des Drehschiebers in Axialrichtung gesehen bei einem
Gasmischventii nach F i g. 3.
Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsforni
des Gasmischventils werden zwei verschiedene Gase durch zwei getrennte Einlasse 1, 2 jeweils einer
zugeordneten Kammer 3 bzw. 4 zugeführt. Diese
Kammern 3. 4 sind durch eine schmale Trennwand 5 voneinander getrennt Eine Anzahl jeweils räumlich
paralleler und gleichlanger Gasströmungskanäle 6 ist in einem Schieber 7 untergebracht, der geradlinig gegenüber
den Kammern 3,4 verstellbar ist. Die in F i g. 1 und
2 rechts liegenden, nicht mit den Kammern 3 bzw. 4 verbundenen auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle
6 liegen in einer Reihe und sind durch eine für sämtliche Kanalenden gemeinsame Ventilklappe 8
verschlossen. Diese Ventilklappe 8 ist um eine gerade to Anschlagkante 9 gegen die Kraft einer nur in Fig.2
dargestellten Feder 10 schwenkbar. Die Anschlagkante 9 verläuft parallel zu der aus den auslaßseitigen Enden
der Gasströmungskanäle 6 gebildeten geraden Reihe.
Wenn der Überdruck in den Gasströmungskanälen 6 im Vergleich zum Gasdruck auf der den Gasströmungsfcanälen
6 abgewandten Seite der Ventilklappe 8 einen bestimmten Mindestwert übersteigt, der von der
Vorspanrrkraft der Feder 10 abhängig ist, wird die
Ventilklappe 8 gleichzeitig und jeweils gleich veit von sämtlichen in einer Reihe ausmündenden auslaßseitigen
Enden der Gasströmungskanäle 6 abgehoben. Die einander zugewandten Seiten des Schiebers 7 und der
Ventilklappe 8 sind eben und weisen eine sorgfältig bearbeitete Oberfläche auf.
Wie leicht einzusehen, ist das Mischverhältnis zwischen den beiden Gasen jederzeit von der Anzahl
der Gasströmungskanäle 6 bestimmt, die jeweils an den Einlaß 1 und die Kammer 3 einerseits bzw. an den Einlaß
2 und die Kammer 4 andererseits angeschlossen sind. Je 3i>
größer die Anzahl der Gasströmungs.kanäle 6, desto feinstufiger läßt sich das Mischverhältnis verändern.
Wenn die Ventilklappe 8 satt am Schieber 7 anliegt, kann kein Gas vom einen Einlaß über die zugeordnete
Kammer und die Gasströmungskanäle 6 in die andere Kammer und den anderen Einlaß überströmen. Bei vom
Schieber 7 abgehobener Ventilklappe 8 ist der Druck in den Kammern 3,4 links des Schiebers 7 höher als auf der
Auslaßseite rechts des Schiebers 7, weshalb ein Überströmen oder Rückströmen in den Einlaß des w
anderen Gases aufgrund des Druckabfalles zwischen Ein- und Auslaß in dieser Stellung ebenfalls nicht
möglich ist.
Bei der abgewandelten Ausführtiiigsform gemäß
Fig. 3—5 ist der Schieber 17 nicht geradlinig verschiebbar,
sondern drehbar ausgebildet. Auch hier werden zwei verschiedene Gase durch zwei getrennte Einlasse
11,12 jeweils einer Kammer 13 bzw. 14 zugeführt. Diese
sind bogenförmig und verlaufen koaxial zur Drehachse 20 des Gasmischventil. Die beiden Kammern 13, 14
sind durch zwei Trennwände 15 voneinander getrennt. Eine Anzahl von Gasströmungskaniilen 16 ist im
Schieber 17 angeordnet und mündet in Richtung zu den Einlassen 11, 12 bzw. Kammern B, 14 in einem
Kreisbogen, während auf der der Ventilklappe 18 zugewandten Seite des Schiebers 17 die auslaßseitigen
Enden der Gasströmungskanäle 16 in einer geraden Linie ausmünden. Zweckmäßigerweise verlaufen die
Gasströmungskanäle 16 jeweils von ihren kreisbogenförmig angeordneten einlaßseitigen Enden zunächst in f>o
Axialrichtuiig ein Stück in den Schieber 17 hinein, wonach sie rechtwinklig abbiegen und mit ihren
auslaßseitigen Enden in einer geraden Reihe auf der kreissehnenförmig abgeflachten Seite des Schiebers 17
nach außen münden. Da, wie aus F i g. 5 ersichtlich, die Ventilklappe 18 eine bogenförmig gewölbte Oberseite
hat, erhält man einerseits ausreichend Platz für eine aus Fig.3 ei-sichtliche Feder, die sich aber auch gemäß
F i g. 2 schräg anbringen läßt Andererseits lassen sich Gewicht und Materialverbrauch vermindern, indem die
Ventilklappe 18 nach ihren Seiten hin geringere Höhe erhält
Das Schwenken oder Kippen der Ventilklappe 18 um die Anschlagkante 9 erfolgt durch Anlage gegen eine
auf der Achse des Schiebers 17 angebrachte Beilagscheibe 21. Zwischen dieser Beilagscheibe 21 und dem
Ventilgehäuse 22 ist eine Dichtungsscheibe 23 vorgesehen, die aus einem Kunststoff mit entsprechenden
Gleiteigenschaften besteht.
Die Einlasse 11, 12 sowie die jeweils zugeordneten Kammern 13,14 sind, wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, in
einem scheibenförmigen Teil 24 angebracht, das a.i der
Stirnseite des Ventilgehäuses 22 befestigt ist
Auch hier sind somit die auslaßseitigen Enden sämtlicher Gasströmungskanäle 16 federnd durch eine
gemeinsame Ventilklappe 18 verschließbar, die zur Erhöhung des Anlagedruckes mit einer nutförmigen
Ausnehmung parallel zu den auf einer geraden Linie liegenden auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle
16 verläuft Diese auslaßseitigen Enden werden nur bei einem bestimmten Mindestunterschied zwischen
dem Gasdruck in den Gasströmungskanälen 16 und dem Gasdruck im an den Auslaß angeschlossenen Inneren
des Ventilgehäuses 22 geöffnet Durch die Kippbewegung der Ventilklappe 18 bei Entnahme von Gasmischung
wird der Abstand zwischen sämtlichen auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 16 einerseits
und der parallel hierzu verlaufenden Ventilklappenanschtegkante
9 immer jeweils derselbe, wodurch man ein konstantes Mischverhältnis auch bei innerhalb weiter
Grenzen schwankenden Gasströmen erreicht Man erhält daher einen mit dem Gasstrom sich ändernden
Öffnungswinkel der Ventilklappe 18.
Das beschriebene Gasmischventil ist außerdem selbstschließend, wenn die Gasentnahme aufhört. Das
öffnen des Gasmischventils erfolgt selbsttätig dadurch, daß bei Entnahme von Gas der Druck auf der
Auslaßseite der Ventilklappe 8 bzw. 18 sinkt, wodurch der höhere Druck in den Gasströmungskanälen 6 bzw.
16 die Ventilklappe 8 bzw. 18 vom Schieber 7 bzw. 17 abhebt und die darunter auslaßseitigen Enden der
Gasströmungskanäle 6 bzw. 16 gegen Federkraft freigibt. Wenn die Gasentnahme aufhört, steigt eier
Druck auf der Auslaßseite wieder an, wodurch der Druckunterschied zwischen Ein- und Auslaßseite der
Ventilklappe 8 bzw. 18 sinkt, bis die Federkraft die Ventilklappe 8 bzw 18 wieder auf die in einer geraden
Linie angeordneten auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 6 bzw. 16 legt und letztere somit
verschließt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- IOPatentanspruch:Gasmischventil mit zwei getrennten Einlassen in zwei getrennte Kammern, einem gemeinsamen Auslaß, einer zwischen den Einlassen und dem Auslaß liegenden Dosiervorrichtung, die aus einem verstellbaren Schieber od. dgl. mit einer Anzahl funktionsmäßig parallel geschalteter Gasströmungskanäle besteht, und mit einer einen Gasrückstrom verhindernden federnd schließenden Ventilvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle (6, IS) jeweils mit dem einen oder anderen Einlaß (1,11 bzw. 2,12) verbindbar und die auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle in einer Ebene liegend durch eine einzige eben anliegende Ventilklappe (8, 18) verschließbar sind, die durch eine einzige Feder (10) in Schließstellung gehalten wird, wobei die Ventilklappe von jedem ihr zugewandten auslaßseitigen Ende der Gasströmungskanäle gegen die Kraft der Feder um eine gerade Anschlagkante (9) kipp- oder schwenkbar ist, und daß die auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle in einer zur Anschlagkante parallelen geraden Reihe angeordnet sind.
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