DE3211336A1 - MEASURING VALVE - Google Patents

Description

Viele Arten von gasfördernden und gasverwendenden Vorrichtungen verlangen eine relativ präzise Messung des Gasdurchflußvolumens. Wenn die Vorrichtung eine ein Gemisch von zwei oder mehr Gasen verwendende oder fördernde ist, dann muß das Durchflußvolumen jedes Gases präzise gemessen werden. Ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung ist gegeben in einer medizinischen Beatmungsvorrichtung, die zur Unterstützung oder Überwachung der Atmung eines Patienten benutzt wird/ Es ist allgemein üblich, verschiedene Mengen von Sauerstoff und Umgebungsluft in den Beatmungsvorrichtungen zu mischen und ein vorgegebenes Volumen dieses Gasgemisches in bestimmten Abständen an den Patienten abzugeben. Dies ist bekannt als Volumenventilation und bildet ein Verfahren, welches das frühere, als Druokventilation bekannte Patientenbeatmungsverfahren weitestgehend ersetzt hat. Da häufig für zahlreiche verschiedene Patienten mit verschiedenen Atmungserfordernissen dieselbe Beatmungsvorrichtung benutzt wird, sollte das von dieser gelieferte Sauerstoff- ''· Luftgemisch innerhalb eines Bereichs von 100$ Sauerstoff bis 100$ Umgebungsluft steuerbar sein. Ebenso sollte die Signalwellenform zur Festlegung eines Atmungsrhythmus steuerbar sein.Many types of gas conveying and utilizing devices require a relatively precise measurement of gas flow volume. If the device is one using or conveying a mixture of two or more gases, then the flow volume of each gas must be precisely measured. An example of such a device is given in a medical ventilator that is used to support or monitor the breathing of a patient / It is common practice to mix different amounts of oxygen and ambient air in the ventilators and to add a predetermined volume of this gas mixture at certain intervals to hand over the patient. This is known as volume ventilation and is a process that has largely replaced the previous patient ventilation process known as pressure ventilation. As often for many different patients with various respiratory needs the same breathing device is used, the supplied oxygen from this '' · air mixture within a range of $ 100 to $ 100 oxygen ambient air should be controllable. The signal waveform should also be controllable to establish a breathing rhythm.

Eine dritte Patientenbeatmungstechnik, die als Hochfrequenz-Posltivdruckbeatmung bekannt ist (h.P.P.P.V.) hat zunehmend günstige Anerkennung gefunden zur Beatmung von Patienten unter verschiedenen Umständen. In dem H.F.P.P.V.-Verfahren werdenA third patient ventilation technology called high-frequency positive pressure ventilation known (h.P.P.P.V.) has found increasingly favorable recognition for the ventilation of patients under different circumstances. In the H.F.P.P.V.procedure will be

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321133a,321133a,

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die Lungen des Patienten zum Stillstand gebracht und dem Patienten in schneller Aufeinanderfolge niedrigvolumige Luftstöße zugeführt, um einen keuchenden Atmungarliythmus zu simulieren. Es können bis zu 60 "Atmungen" in einem Intervall von einer Minute eingeführt werden. Es wird von vielen Fachleuten auf dem Gebiet der Medizin angenommen, daß das H.F.P.P.V· Verfahren von dem Patienten leichter ertragen wird als die Volumenbeatmung. Eine H.F.P*P.V.-Beatmungsvorrichtung sollte außerdem Einrichtungen zur Steuerung des Gasgemischausgangs innerhalb eines Bereichs von 100$ Umgebungsluft bis 100$ Sauerstoff haben, und die Signalwellenform für den Atmungsrhytlimus sollte auch steuerbar sein, um eine Vielfalt verschiedener Atmungsrhythmen zu gewährleisten.arrest the patient's lungs and give the patient low-volume puffs in rapid succession fed to a wheezing irregular rhythm simulate. Up to 60 "breaths" can be introduced at one minute intervals. It is used by many professionals believed in the medical field that the H.F.P.P.V · procedure is more easily endured by the patient than the Volume ventilation. An H.F.P * P.V. ventilator should also devices for controlling the gas mixture outlet within a range of $ 100 ambient air to $ 100 Have oxygen and the signal waveform for the respiratory rhythm should also be controllable to accommodate a variety of different breathing rhythms.

In einer Vorrichtung zur Durchführung jeder beliebigen der oben erwähnten Patientenbeatmungstechniken werden drei grundlegende Ventilfunktionen verlangt. Erstens muß eine Mischung der Gase in vorgegebenen Proportionen durchgeführt werden, im allgemeinen durch ein Mischventil, Zweitens wird ein Durchflußmengenregler benötigt, um ein Signal zur Steuerung des eingeführten Atmungsrhythmus und der Atmungsrate zu geben, und drittens wird ein Drosselventil verlangt zur Steuerung des in jedem Atemzug hindurchgeführten Volumens. Diese drei Funktionen sind weitestgehend durch getrennte einzelne Ventilvorrichtungen durchgeführt worden, was zu einer relativ großen Vorrichtung mit zahlreichen Arbeitsteilen und vielenIn an apparatus for performing any of the The patient ventilation techniques mentioned above become three basic Valve functions required. First, it has to be a mix the gases are carried in predetermined proportions, generally through a mixing valve, second is a Flow regulator needed to give a signal to control the introduced breathing rhythm and rate, and third, a throttle valve is required to control the volume passed in each breath. These three Functions are largely due to separate individual valve devices has been performed, resulting in a relatively large device with numerous working parts and many

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möglichen Fehlerquellen führt. Ferner sind wegen der verschiedenen Anforderungen hinsichtlich des Volumens und der Durchflußrate für die Durchführung der Volumenbeatmungstechnik im Vergleich zu den Anforderungen für die Durchführung der H.F.P.P.V*-Technik und wegen der Begrenzungen der gegenwärtig dafür benutzten Ventileinrichtung getrennte Ventilatoren zur Durchführung jeder Technik erforderlich» Daher wird eine erhebliche finanzielle Investition von medizinischen Institutionen für die verschiedenen Arten von Beatmungsgeräten verlangt.possible sources of error. Furthermore, because of the different Volume and flow rate requirements for performing volume ventilation technology in the Compared to the requirements for performing the H.F.P.P.V * technique and because of the limitations of the current The valve device used for this requires separate fans to carry out each technique significant financial investment by medical institutions for the various types of ventilators demands.

Ein weiterer Nachteil bekannter Beatraungsgeräte besteht darin, daß keine genaue Rückkopplung des tatsächlichen Ausgangs der Beatmungsmaschine zur Steuerung des Betriebes dieser Beatmungsmaschine vorhanden ist. Die üblichen Beatmungsmaschinen weisen allgemein Steuerungen zur Auswahl verschiedener Gasgemischverhältnisse und Einatmungsraten sowie zur Auswahl eines von mehreren DurchflußSchemen auf, jedoch ist keine genaue Rückkopplung des tatsächlichen Ausgangs vorgesehen, und das Durchflußschema des Ausgangs ist begrenzt auf nur diese wenigen spezifischen Schemen, die auf der Beatmungsmaschine bereitgestellt werden. Bei den meisten Beatmungsraaschinen ist nur eine sehr geringe Flexibilität in dem Durchflußschema und der Durchflußrate vorgesehen.Another disadvantage of known ventilators is that that there is no accurate feedback of the actual output of the ventilator to control the operation of that ventilator. The usual ventilators show general controls for the selection of different gas mixture ratios and inhalation rates as well as the selection of one of several flow schemes, but this is not an exact feedback of the actual exit and the exit flow scheme is limited to only those few specific schemes provided on the ventilator will. Most ventilators have very little flexibility in the flow scheme and flow rate Flow rate provided.

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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Meßventil vorzusehen, welches die Regelung des Ga3gemischverhältnisses, die Steuerung des Ausgangsvolumens des Gasgemisches und die Funktionen zur Bestimmung des AusgangsSchemas in einem einzigen kompakten Ventil vereinigt und in der Lage ist, eine entsprechende Durchflußrate für jede beliebige Signalwellenform zu erzeugen.It is therefore the object of the invention to provide a measuring valve, which is the regulation of the gas mixture ratio, the control the initial volume of the gas mixture and the functions for Determination of the output scheme in a single compact Valve and is able to generate a corresponding flow rate for any signal waveform.

Ein besonderes Merkmal der Er.fin.dung besteht in der Schaffung eines Misch- und Meßventils·, welches insbesondere vorteilhaft ist für eine Verwendung bei Beatmungseinrichtungen für Patienten in medizinischer Behandlung und sowohl zur Volumenbeatmung als auch zur Hochfrequenz-Positivdruckbeatmung eines Patienten verwendet werden kann·A special feature of the invention is its creation a mixing and measuring valve which is particularly advantageous for use in ventilation systems for patients Used in medical treatment and for both volume ventilation and high-frequency positive pressure ventilation of a patient can be·

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Außerdem richtet sich die Erfindung auf die Schaffung eines Misch- und Meßventils, welches Einrichtungen zum Messen und Bestimmen des tatsächlichen Ventilausgangs zur Beurteilung und nötigenfalls Einstellung des Ausgangs während der nächstfolgenden Ausgangsphase vorsieht und eine unerwünschte Ventilelementbewegung ausschaltet, die durch Schwankungen in dem Einlaß- und/oder Auslaßdruck in dem Ventil verursacht wird.The invention is also directed to providing a Mixing and measuring valve, which means for measuring and determining the actual valve output for assessment and if necessary, provides setting of the output during the next output phase and an undesired valve element movement which is caused by fluctuations in the inlet and / or outlet pressure in the valve.

Ferner ist gemäß der Erfindung ein Meßventil vorgesehen, welches einzeln zur Steuerung des Volumens und der Frequenz des Durchflusses eines Gases und in Kombination mit einem anderen Meßventil benutzt werden kann, um die Durchflußfrequenz und dasFurthermore, a measuring valve is provided according to the invention, which individually for controlling the volume and the frequency of the flow of a gas and in combination with another measuring valve can be used to measure the flow rate and the

Burehflußvelumen sowie das Mischen v©n zwei ©der mehr Gasen in einer Verrichtung sju steuern»Burehflussvelumen as well as the mixing of two © the more gases in to control a task sju »

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Diese und weitere Merkmal© werden gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt dure» Varselieäft eines proportional gesteuesffeeaThese and other features © are in accordance with the present invention fulfills dure »Varseliefte a proportionally steeredffeea

, das mit eiüör Binsfiehtuag ausf Bestimünijig des* augea» Stellung des Ventilelaiaeütg, beispielsweise einem, which with a Binsfiehuag ausf Determination of the * eye position of the Ventilelaiaeütg, for example a

ves*äsid@a?liehea Biffögfatialti'aiisfoi'Hiateap verbunden isti Im des? bevös?atigten iSöiistsfuletioix weist das proportional gesteuerte Ventil tmbeetfenzto BotriMisstellüiigeii innerhalb seines Arbeitsbereiciies auf und kaxift mit einew Mikiföpafegessöff gua? Steuerung der Frequenz und der Entfernung, um die sieh das Ventil öffnet, wirksam verbunden werden; um dadurch das Volumen des durch dasves * äsid @ a? loanhea Biffögfatialti'aiisfoi'Hiateap is connected Im des? attended iSöiistsfuletioix has the proportionally controlled Valve tmbeetfenzto BotriMisstellüiigeii within his work area up and kaxift with a Mikiföpafegessöff gua? steering the frequency and the distance by which the valve opens, be effectively connected; in order to increase the volume of the

» Ventil hindurchgehönden Gases sowie die Frequenz und das Schema des Gasausgangs zu steuemi Bas proportional gesteuerte Ventil enthält ein Ventileleöient iait einer aiit ihm verbundeaen Wellet und eine Söienoidanordnung mit einer Spule empfängt elektrische Eingangs energie, die ein eloktroniagnötisehes Feld erzeugt» weiehee die Welle bewegt und das Ventil öffnet» Die Frequenz und das Volumen des Gasäusgangs werden geregelt dureh Steuerung der elektrisehefi Eingangs energie asu der gelenöidanördnung und des dadurch erzeugten eiötetrösiagnetiseh&a Feldes» Me Welle ist mit dem Kern des linear veräiiderliehösi differential trans« foröiatörs (L.Viß.ir») verbunden und bewegt den Kern relativ au der Bewegung des lletiieiitä* Öiö Kembigwegung in dem LsVgB*^* veruröaoht Abweichungen in dem Spannungsausgang v©n dem ϊ*»ν»Β»Φ*» "Valve hindurchgehönden gas as well as the frequency and the scheme of the gas output at the steuemi Bas proportionally controlled valve includes a Ventileleöient IAIT a Aiit him verbundeaen Wellet and a Söienoidanordnung with a coil receives electrical input power that generates a eloktroniagnötisehes field" weiehee the shaft moves and the Valve opens »The frequency and the volume of the gas outlet are regulated by controlling the electrical input energy asu the gelenöidanördnung and the thereby generated egg tetrösiagnetiseh & a field » Me wave is connected to the core of the linear veräiiderliehösi differential trans «foröiatörs (L.Viß.ir») and moves the core relative to the movement of the lletiieiitä * Öiö Kembigwegung in the LsVgB * ^ * causes deviations in the voltage output from the ϊ * »ν» Β »Φ *»

die durch herkömmliche Mikroprozessoren analysiert werden kann, um den tatsächlichen Ventilausgang zu bestimmen. Innerhalb des Ventils gleichen Membrane die Drücke auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilelements aus, so daß Schwankungen in dem Einlaß- und/oder Auslaßdruck keine Bewegung des Elements hervorrufen. Bs können zwei oder mehr der Meßventile miteinander verbunden werden, um veränderliche Mischungen bei. einem beliebigen gewünschten Volumen und einer beliebigen Frequenz innerhalb der Betriebsbereiche der Ventile vorzusehen.which can be analyzed by conventional microprocessors to determine the actual valve output. Within the Valve equalize the pressures on opposite sides of the valve element, so that fluctuations in the diaphragm Inlet and / or outlet pressures do not cause element movement. Bs can two or more of the measuring valves with each other be connected to changeable mixes. any desired volume and any frequency within the operating ranges of the valves.

Zusätzliche Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor. Bs zeigen:Additional features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description and accompanying drawings emerged. Bs show:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Misch- und Meßventilanordnung zur Verwendung in einer Beatmungsvorrichtung, Fig. 1 is a perspective view of the mixing and measuring valve arrangement for use in a ventilation device,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Misch- und Meßventil anordnung bei Entfernung der Abdeckung derselben zur Freilegung der zwei darin befindlichen Mischventileinheiten, Fig. 2 is a perspective view of the mixing and measuring valve assembly with removal of the cover of the same to expose the two mixing valve units located therein,

Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf die Misch- und Meßventilanordnung nach Fig. 1, bei Darstellung einiger der verdeckten Teile durch unterbrochene Linien,Fig. 3 is a top plan view of the mixing and metering valve assembly according to Fig. 1, when showing some of the hidden parts by broken lines,

Fig. k eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Misch- und Meßventilanordnung, wiederum bei Darstellung einiger der verdeckten Teile durch unterbrochene Linien, undFIG. K is a side view of the mixing and measuring valve arrangement shown in FIG. 1, again showing some of the hidden parts by broken lines, and FIG

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Misch- und Meßventilanordnung nach der Linie 5~5 der Fig. 3.FIG. 5 shows an enlarged section through that shown in FIG Mixing and measuring valve arrangement according to line 5 ~ 5 of the Fig. 3.

A.A.

Bs wird nunmehr im einzelnen auf die Zeichnungen, insbesondere Fig. 1, Bezug genommen, in welcher das Bezugszeichen 10 eine Misch- und Meßventilanordnung bezeichnet, die zur Verwendung in einer Patientenbeatmungsvorrichtung geeignet ist. Die Misch- und Meßventilanordnung enthält ein Ventilgehäuse 12 mit einem Sauerstoffeinlaß lh, einem Lufteinlaß 16 und einem Gasgemischauslaß 18. Für das Gehäuse 12 sind eloxierte Aluminiumlegiorungen geeignete Materialien, obwohl auch andere geeignete Materialien verwendet werden können. Ein Sauerstoffmeßventil 20 steuert den Sauerstofffluß zwischen dem Sauerstoffeinlaß 14 und dem Gasgemischauslaß 18, und ein Luftmeßventil 22 steuert den Luftstrom zwischen dem Lufteinlaß 16 und dem Gasgeinischauslaß 18. In dem Gehäuse 12 ist ein Sauerstoff druckzapf stelle Zk und eine Luftdruckzapfstelle 26 angeordnet, und es ist auch eine Druckauslaßzapfstelle 28 vorgesehen. Das Sauerstoffmeßventil 20 und das Luftmeßventil 22 sind in der Konstruktion ähnlich und vollführen ähnliche Funktionen bei der Steuerung des Durchflusses der Gase zwischen ihren Ein-Reference will now be made in detail to the drawings, in particular FIG. 1, in which the reference numeral 10 denotes a mixing and measuring valve arrangement which is suitable for use in a patient ventilation device. The mixing and metering valve assembly includes a valve housing 12 having an oxygen inlet lh, an air inlet 16 and a gas mixture outlet 18. Anodized aluminum alloys are suitable materials for the housing 12, although other suitable materials can be used. An oxygen measuring valve 20 controls the flow of oxygen between the oxygen inlet 14 and the gas mixture outlet 18, and an air measuring valve 22 controls the air flow between the air inlet 16 and the gas mixture outlet 18. In the housing 12 there is an oxygen pressure tap point Zk and an air pressure tap point 26, and it is a pressure outlet tap 28 is also provided. Oxygen metering valve 20 and air metering valve 22 are similar in construction and perform similar functions in controlling the flow of gases between their inlets.

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lassen und dem Gasgemischauslaß. Es 1st zu beachten, daß ein Meßventil einzeln zur Bildung eines vorbestimmten Gasstromes in einer beliebig gewählten Wellenform benutzt werden kann. In ähnlicher Weise können in einer Vorrichtung mit mehr als zwei Gaseinlässen drei oder mehr Meßventile benutzt werden» um einen errechneten Volumenfluß jedes Gases bei einer vorgegebenen Frequenz und in einem beliebigen Wellenformschema zu schaffen zur Erzeugung veränderlicher Gemische der verschiedenen Gase. Die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform mit zwei Meßventilen ist lediglich ein Beispiel einer vorteilhaften Verwendung des Meßventils gemäß der vorliegenden Erfindung.let and the gas mixture outlet. It is to be noted that a measuring valve is used individually to form a predetermined gas flow can be used in any chosen waveform. Similarly, in a device with more than two gas inlets three or more measuring valves are used to obtain a calculated volume flow of each gas at a given Frequency and in any waveform scheme to create variable mixtures of the various Gases. The embodiment shown in the drawings with two measuring valves is only an example of one advantageous use of the measuring valve according to the present Invention.

Die Meßventile 20 und 22 sind durch Drahtgeschirre 30 bzw. 32 mit elektrischen Verbindern 34, 36, 38 und 4o verbunden, die auf einer Konsole 42 angeordnet sind. Die Konsole kann aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder dergleichen bestehen und ist durch Schrauben 44, 46, 48 und 50 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Eine Gehäuseabdeckung 52 schließt die Meßventile und die Konsole ein und weist Löcher^, 56, 58' und 60 auf, durch welche die Verbinder 34, 36, 38 und 40 sich hindurcherstrecken, wenn die Abdeckung sich an ihrem Platz auf dem Gehäuse 12 befindet. Die Abdeckung kann aus thermoplastischem Acryl, wie beispielsweise Methylmethacrylat, oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein und wird durch Schrauben 62, 64, 66 und 68 auf dem Gehäuse 12 gehalten. Es ist zu beachten, daßThe measuring valves 20 and 22 are connected by wire harnesses 30 and 32, respectively, to electrical connectors 34, 36, 38 and 4o which are arranged on a bracket 42. The console can be made of stainless steel, aluminum, or the like and is connected to the housing 12 by screws 44, 46, 48 and 50. Housing cover 52 encloses the metering valves and console and has holes 56, 58 'and 60 through which connectors 34, 36, 38 and 40 extend when the cover is in place on housing 12. The cover may be made of thermoplastic acrylic such as methyl methacrylate or any other suitable material and is held on the housing 12 by screws 62, 64, 66 and 68. It should be noted that

die Formen des Gehäuses 12 und der Abdeckung 52 sowie die Stellung und Ausrichtung der verschiedenen Einlasse und Auslasse wie auch der elektrischen Verbinder verändert werden kann und die Anordnung der Teile nach der Darstellung in den Zeichnungen lediglich eine geeignete Anordnung ist.the shapes of the housing 12 and the cover 52 as well as the Position and orientation of the various inlets and outlets as well as the electrical connector can be changed and the arrangement of parts as shown in FIGS Drawings is merely a suitable arrangement.

Vie im vorhergehenden erwähnt, sind das Sauerstoffmeßventil 20 und das Luftmeßventil 22 JLn der Konstruktion ähnlich, und die folgende Beschreibung des Sauerstoffmeßventils 20 ist in ähnlicher Weise beschreibend für das Luftmeßventil 22. Das Sauerstoffmeßventil wird unter Bezungnahme insbesondere auf Fig. 5 ausführlicher beschrieben und Teile des Luftmeßventils 22, welche den für das Sauerstoffmeßventil 20 beschriebenen Teilen entsprechen, werden mit ähnlichen Bezugszeichen wie für das Sauerstoffmeßventil unter Hinzufügung eines Striches bezeichnet.As mentioned above, the oxygen metering valve 20 and the air metering valve 22 JLn are similar in construction, and the following description of the oxygen metering valve 20 is similarly descriptive of the air metering valve 22. The oxygen metering valve will be described in more detail with reference to FIG Air measuring valves 22, which correspond to the parts described for the oxygen measuring valve 20, are denoted by similar reference numerals as for the oxygen measuring valve with the addition of a prime.

Das Sauerstoffmeßventil 20 enthält eine von einem proportionalen Solenoid angetriebene Ventilanordnung 80, die ein zwischen den Durchgangskanälen 8^· und 86 zur · Steuerung des Durchflusses von Sauerstoff zwischen dem Sauerstoffeinlaß 1'+ und dem Gemischgasauslaß 18 wirksames Ventilelement oder eine Dichtungsanordnung 82 enthält, sowie eine proportionale Solenoidanordnung zur Bewegung des Elements 82 zum Öffnen und Schließen des Kanals. Die Ventilanordnung 80 ist wirksam angeschlossen an eine linear veränderliche DifferentialtransformatoranordnungThe oxygen metering valve 20 includes a proportional solenoid driven valve assembly 80 which has an between the through channels 8 ^ · and 86 · to control the flow of oxygen between the oxygen inlet 1 '+ and the mixture gas outlet 18 effective valve element or a sealing arrangement 82, and a proportional solenoid assembly for moving member 82 to open and close the Canal. The valve assembly 80 is operatively connected to a linearly variable differential transformer assembly

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(L.V.D.T.), welche ein Spannungsausgangssignal erzeugt, das von einem Mikroprozessor interpretiert werden kann zum Analysieren der Stellung des Elements 82 und damit des Volumens und der Frequenz der Sauerstoffübertragung zwischen dem Sauerstoffeinlaß 14 und dem Gemischgasauslaß 18.(L.V.D.T.), which generates a voltage output signal that can be interpreted by a microprocessor to analyze the position of the element 82 and thus the volume and the frequency of oxygen transfer between the Oxygen inlet 14 and the mixture gas outlet 18.

Das Element 82 enthält einen Dichtungskörper 92, welcher einen Sitz 9^ in dem Durchgangskanal Sh erfaßt, um den Durchfluß von Sauerstoff von dem Kanal 84 zu dem Kanal 86 zu verhindern. Der Körper SZ ist auf einem mit einer sich durch die Solenoidanordnung 88 hindurcherstreckenden Welle 98 verbundenen Ventilelementgehäuse oder Halter 96 angeordnet und mit einer L.V.D.T-Anordnung 90 verbunden, was im Anschluß hieran ausführlicher beschrieben wird. Von dem Element 82 erstreckt sich in entgegengesetzter Richtung zur Welle 98 eine Stößelanordnung 100 fort und enthält einen Stößel 102 in einem Öffnungsbereich, der allgemein durch das Bezugszeichen 10*f zwischen dem Durchgangskanal 8k und dem Durchgangskanal 86 bezeichnet wird. Der Öffnungsbereich 104 in dem Gehäuse 12 erstreckt sich durch die Außenseite des Gehäuses hindurch, und es ist mit dem Gehäuse durch Bolzen 108 eine Kappe 106 für die Öffnung verbunden, bestehend aus einem ähnlichen Material wie demjenigen des Gehäuses. Auf dem Ende des Stößels 102 ist eine Membran 110 angeordnet und wird durch eine Zwischenlegscheibe 112 und eine Schraube 1~\k auf dem Ende des Stößels gehalten. Für die Membran sind synthetische Mate-The element 82 includes a sealing body 92 which engages a seat 9 ^ in the through channel Sh to prevent the flow of oxygen from the channel 84 to the channel 86. The body SZ is mounted on a valve element housing or holder 96 connected to a shaft 98 extending through the solenoid assembly 88 and connected to an LVDT assembly 90, which will be described in more detail hereinafter. A tappet assembly 100 extends from element 82 in the opposite direction to shaft 98 and includes a tappet 102 in an opening area generally designated by the reference numeral 10 * f between through- channel 8k and through-channel 86. The opening portion 104 in the housing 12 extends through the outside of the housing and is connected to the housing by bolts 108 a cap 106 for the opening made of a material similar to that of the housing. At the end of the plunger 102, a membrane 110 is disposed and is supported by a shim 112 and a screw 1 ~ \ k at the end of the plunger. Synthetic materials are used for the membrane

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rlalien wie Silikon oder Dacron geeignet. Die Membran liegt zwischen der Kappe 106* und einer Schulter 116 in dem Gehäuse 12 und dichtet den Bereich zwischen der Kappe und dem Gehäuse und auch das Ende des Stößels 102 ab. Die Membran ist eine reibungsfreie Rolldichtung, welche einen Druckausgleich des Ventilelements vorsieht, so daß Veränderungen in dem Auslaßdruck den Betrieb des Elements nicht beeinträchtigen.materials such as silicone or dacron are suitable. The membrane lies between the cap 106 * and a shoulder 116 in the housing 12 and seals the area between the cap and the housing and also the end of the plunger 102. The membrane is a frictionless rolling seal, which compensates the pressure of the Valve element so that changes in outlet pressure do not affect the operation of the element.

Die proportionale Solenoidanordnung 88 enthält ein Gehäuse 130, das bei Verschraubungen 132 an das Ventilgehäuse 12 angeschraubt und durch eine Stellschraube 13^ in dem Gehäuse befestigt ist. In dem Gehäuse I30 sind eine vordere Ringanordnung 136, eine rückwärtige Ringanordnung 138 und zwischen den Ringanordnungen ein Magnet 14O angeordnet. Axial in der Solenoidanordnung ist eine Spulenanordnung 142 gelagert, während in der Spulenanordnung eine Ankeranordnung ihh axial gelagert ist. Durch die Ankeranordnung erstreckt sich die Welle 98 hindurch und weist eine auf ihr gelagerte Membran }k6 auf, die durch eine Mutter 1^8 gegen die Dichtungshalterung 96 gehalten wird. Die Membran ist ähnlich der Membran 110 und wird durch einen Haltering 152 gegen eine Schulter 150 in dem Gehäuse 130 gehalten. Die Membran arbeitet in ähnlicher Weise wie die Membran 110 zum Ausgleich der Einlaßdruckkräfte. Somit gleichen die Membranen 1^6 und 110 die Druckkräfte auf gegenüberliegenden Seiten des Elements 82 aus, so daß das Aufsitzen des Körpers 92 auf den Sitz 9h und seineThe proportional solenoid assembly 88 includes a housing 130 which is screwed to the valve housing 12 at screw connections 132 and is secured in the housing by a set screw 13 ^. A front ring arrangement 136, a rear ring arrangement 138 and a magnet 14O between the ring arrangements are arranged in the housing I30. A coil arrangement 142 is supported axially in the solenoid arrangement, while an armature arrangement is axially supported ihh in the coil arrangement. By the armature assembly, the shaft 98 extends therethrough and has a bearing on its membrane k6}, which is held by a nut 1 ^ 8 against the seal retainer 96th The diaphragm is similar to the diaphragm 110 and is held against a shoulder 150 in the housing 130 by a retaining ring 152. The diaphragm operates in a manner similar to that of diaphragm 110 to balance inlet pressure forces. Thus, the diaphragms 1 ^ 6 and 110 balance the compressive forces on opposite sides of the element 82, so that the sitting of the body 92 on the seat 9h and his

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Entfernung von dem Sitz durch Unterschiede in den Druckkräften auf den gegenüberliegenden Seiten des Elements nicht beeinträchtigt wird.Distance from the seat due to differences in compressive forces on opposite sides of the element is not affected.

Die vordere Ringanordnung I36" enthält einen Ring 154 und eine Feder 156, die zwischen einer Mutter 148 und einer Schulter 1^7The front ring assembly I36 "includes a ring 154 and a Spring 156 interposed between a nut 148 and a shoulder 1 ^ 7

des Ringes 154 angeordnet ist. Die hintere Ringanordnung 138 enthält einen Ring 158 und eine Feder 160, die gegen eine Schulter 161 des Ringes I58 anliegt. Die Federn sind aus flachem gehärteten Federstahl, die sich bei einer Bewegung des Körpers 92 von dem Sitz 94 herunter durchbiegen und die Welle in axialer Richtung bewegen, um den Körper in seine Sitzstellung zurückzuführen, wenn der Betätigungsstrom für die proportionale Solenoidanordnung unterbrochen ist. Die Spulenanordnung IkZ enthält eine Spule 162, die in dem mit dem Bezugszeichen 164 bezeichneten Bereich mit Magnetdraht umwickelt ist. Von der Spulenanordnung erstrecken sich Drähte I66 und 168 fort, die einen Teil des Geschirrs 30 bilden, und können durch die im vorhergehenden erwähnten'elektrischen Verbinder an eine elektrische Energiequelle angeschlossen.werden. Die Ankeranordnung ikh enthält einen Anker 170 und eine Ankerplatte 172, die auf dem Anker angeordnet ist und durch eine Scheibe VJh von der Feder I56 getrennt ist. Der Anker 17Ο ist mit einer Welle 98 verschraubt und verursacht eine Aacialbewegung der Welle in Abhängigkeit von dem Feld, welches von der Spulenanordnung und dem Magneten erzeugt wird, wenn durch die Drähte 166 undof the ring 154 is arranged. The rear ring assembly 138 includes a ring 158 and a spring 160 that bears against a shoulder 161 of the ring I58. The springs are flat hardened spring steel that flexes upon movement of the body 92 off the seat 94 and moves the shaft axially to return the body to its seated position when the actuation current to the proportional solenoid assembly is interrupted. The coil arrangement IkZ contains a coil 162, around which magnet wire is wound in the area denoted by the reference numeral 164. Extending from the coil assembly are wires 166 and 168 which form part of the harness 30 and can be connected to a source of electrical power through the aforementioned electrical connectors. The armature arrangement ikh includes an armature 170 and an armature plate 172 which is arranged on the armature and is separated from the spring I56 by a washer VJh. The armature 17Ο is screwed to a shaft 98 and causes an aacial movement of the shaft depending on the field which is generated by the coil arrangement and the magnet when through the wires 166 and

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32113.3§₂ .32113.3 § ₂ .

168 ein elektrischer Strom an die Spulenanordnung gelegt wird. Daher kann durch Steuerung des erzeugten elektrischen Feldes der Körper 92 innerhalb dee Betriebsbereichs des Ventils um jede beliebige Entfernung von dem Sitz °Λ herunterbevegt werden und kann für jede beliebige !Zeitdauer in einer geöffneten oder geschlossenen Stellung gehalten werden. Das Ventil kann schnell, langsam oder in veränderlichen Stufen geöffnet und für jede beliebige Zeitdauer in jeder beliebigen teilweise168 an electric current is applied to the coil assembly. Therefore, by controlling the generated electric field the body 92 is within the operating range of the valve be moved down any distance from the seat ° Λ and can be held in an open or closed position for any length of time. The valve can opened quickly, slowly or in variable stages and for any length of time in any partial

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geöffneten oder vollständig geöffneten Stellung gehalten werden. Es kann daher jede beliebige Wellenform des Gasstroms durch das Ventil erzeugt werden.be held in the open or fully open position. Any waveform of the gas flow through the Valve can be generated.

Die linear veränderliche Differentialtransformatoranordnung 90 enthält einen mit der Ventilanordnung verbundenen Halter 190 und einen durch eine Stellschraube 1°Λ in dem Halter gehaltenen linear veränderlichen Differentialtransformator 192. Spannungseingangs- und -ausgangsleitungen, die allgemein durch das Bezugszeichen 196 bezeichnet sind und auch einen Teil des Geschirrs JO bilden, erstrecken sich von dem linear veränderlichen Differentialtransformator zu,den elektrischen Verbindern und können zum Vergleich des Spannungsausgangs mit dem Spannungseingang an einen Mikroprozessor angeschlossen werden, um den Ventilausgang zu interpretieren. Der Halter hat einen Planschabschnitt 198, welcher sich von dem zylindrisch geformten Hauptkörpor des Haitors zum Gehäuse 130 erstreckt. Der Flansch ist gegen das Ende des Ringes 158 angeordnet, und auf dem Oberteil des Flansches 19S befindet sich eine Wellendichtung 200,The linearly variable differential transformer assembly 90 includes a holder 190 connected to the valve assembly and a linearly variable differential transformer 192 held in the holder by a set screw 1 °. Voltage input and output lines, indicated generally by the reference numeral 196, and also a portion of the harness JO , extend from the linearly variable differential transformer to the electrical connectors and can be connected to a microprocessor to compare the voltage output with the voltage input to interpret the valve output. The holder has a splash portion 198 which extends from the cylindrically shaped main body of the holder to the housing 130. The flange is positioned against the end of the ring 158, and on the top of the flange 19S is a shaft seal 200,

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die auf ihrer Oberseite einen Abstandshalter 202 aufweist. Die gesamte linear veränderliche Differentialtransformatoranordnung wird durch einen Haltering 204 gehalten, der in einem Kanal in der Innenseite des Gehäuse I30 angeordnet ist.which has a spacer 202 on its top. The entire linearly variable differential transformer assembly is held by a retaining ring 204 which is in a channel is arranged in the inside of the housing I30.

Der linear veränderliche Differentialtransformator ist von herkömmlicher Konstruktion, von der die Lage eines axial beweglichen Kerns 206 festgestellt wird durch Vergleich des Spannungseingangs zum Spannungsausgang der Vorrichtung. Eine geeignete Type ist ein elektromechanischer Transformator mit einem ferro-· magnetischen Kern und einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen auf einer Spule. Der Kern ist axial beweglich und verursacht einen Wechsel in der in den Sekundärwicklungen induzierten Spannung, wenn eine Energie an d*ie Primärwicklung gelegt wird. Die Spannung von den Ausgangsanschlussen ist proportional zu der Verschiebung des axial beweglichen Kerns. Bei Verwendung in dem vorliegenden Meßventil ist der axial bewegliche Kern des linear veränderlichen Differentialtransforniators durch einen Stift 210 mit der Welle 98 verbunden. Daher bewegt die Axialbewegung der Welle beim Öffnen und Schließen des Ventils den Kern des linear veränderlichen Differentialtransformators und verändert dadurch die Ausgangsspannung von dem linear veränderlichen Different!altransformator. Die Veränderungen in der Ausgangsspannung können interpretiert werden durch einen Mikroprozessor, welcher den Betrieb des solenoidbetätigten Ventileinbaus steuert, und es ist eineThe linearly variable differential transformer is conventional Construction from which the location of an axially movable core 206 is determined by comparing the voltage input to the voltage output of the device. A suitable one Type is an electromechanical transformer with a ferro magnetic core and a primary winding and two secondary windings on a spool. The core is axially movable and causes a change in the voltage induced in the secondary windings when an energy is applied to the primary winding is placed. The voltage from the output terminals is proportional to the displacement of the axially movable core. When used in the present measuring valve, it is axial moving core of the linearly variable differential transformer connected to shaft 98 by a pin 210. Therefore, the axial movement of the shaft moves when opening and Closing the valve closes the core of the linearly variable differential transformer, thereby changing the output voltage of the linearly variable differential transformer. The changes in the output voltage can be interpreted are by a microprocessor which controls the operation of the solenoid operated valve assembly, and it is a

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32113J3& .32113J3 &.

Rückkopplung des tatsächlichen Ausgangs des Ventils vorgesehen. Der Mikroprozessor enthält Informationen hinsichtlich der Druck- und Gasdruchflußcharakteristika, sowie auch Informationen hinsichtlich der Stellung des Ventilelements 82 bei Interpretation des Ausgangs von dem Ventil. Auf der Welle 98 ist auf der dem Stift 210 gegenüberliegenden Seite der Feder 16O eine Mutter 212 angeordnet. Der Stift enthält eine Schulter 214 mit einer darauf angeordneten Zwischenlegscheibe 216. Auf dem Stift 210 befindet sich eine Federhalterung 218, die mit einem nach innen verlaufenden Abschnitt 220 des Halters 190 verbunden ist. Zwischen dem Halter 218 und der Zwischenlegscheibe 216 ist eine Feder 222 angeordnet. Der Stift gleitet axial in dem Halter 218, wenn sich die" Welle 98 axial bewegt. Daher wird bei Öffnung des Ventils und Bewegung des Körpers 92 von dem Sitz 9h fort der· Stift 210 hinein- und in Richtung auf den linear veränderlichen Differentialtransformator zubewegt und bewegt dadurch den Kern des linear veränderlichen Differentialtransformators axial und verursacht einen Wechsel in dem Spannungsausgang von dem linear veränderlichen Differentialtransformator.Feedback of the actual output of the valve is provided. The microprocessor contains information regarding the pressure and gas flow characteristics as well as information regarding the position of the valve element 82 upon interpretation of the output from the valve. A nut 212 is arranged on the shaft 98 on the side of the spring 16O opposite the pin 210. The pin includes a shoulder 214 with an washer 216 disposed thereon. A spring retainer 218 is located on the pin 210 and is connected to an inwardly extending portion 220 of the holder 190. A spring 222 is arranged between the holder 218 and the washer 216. The pin slides axially in the retainer 218 as the "shaft 98 moves axially. Therefore, as the valve opens and the body 92 moves away from the seat 9h , the pin 210 is moved in and out toward the linearly variable differential transformer thereby moves the core of the linearly variable differential transformer axially and causes a change in the voltage output from the linearly variable differential transformer.

Das Luftmeßventil 22 ist ähnlich dem Sauerstoffmeßventil 20j daher ist keine ausführliche Beschreibung desselben erforderlich und wird nicht gegeben. Im Interesse der Klarheit sind verschiedene Teile des Luftmeßventils 22 in Fig. 5 gezeigt und mit Hauptbezugszeichen ähnlich denjenigen bezeichnet, welche entsprechende Teile in dem Sauerstoffmeßventil 20 bezeichnen. Ein Durchgangsweg 230 von dem Luftmeßventil überschneidet sich mit dem Durchgangsweg 86 an dem Gasgemischauslaß 18. Daher trifftThe air metering valve 22 is similar to the oxygen metering valve 20j therefore, a detailed description thereof is not necessary and will not be given. In the interests of clarity are various parts of the air metering valve 22 shown in Fig. 5 and with main reference numerals similar to those denoted which denote corresponding parts in the oxygen measuring valve 20. A passageway 230 from the air metering valve intersects with the passageway 86 at the mixed gas outlet 18. Therefore, meets

der durch das Sauerstoffmeßventil 20 hindurchgehende Sauerstoff an dein Gasgamischauslaß 18 auf die durch das Luftmeßventil ZZ hindurchgehende Luft und vermischt sich mit dieser,Die Schenkel 232, 23^, 236 und 238 können unter dem Gehäuse 12 angeordnet sein,und wenn die Schenkel in einer Schraubverbindung an das Gehäuse angeschlossen sind,können sie zum Ausgleich des Ventileinbaus eingestellt verden.the oxygen passing through the oxygen measuring valve 20 to the gas mixture outlet 18 to the air passing through the air measuring valve ZZ and mixes with it. The legs 232, 23 ^, 236 and 238 can be arranged under the housing 12, and if the legs are in a screw connection connected to the housing, they can be adjusted to compensate for valve installation.

Im Gebrauch und in« Betrieb eines Misch- und Meßventils unter Verkörperung der vorliegenden Erfindung werden der Sauerstoffeinlaß 14 und der Lufteinlaß 16 an Quellen der Gase angeschlossen. Es werden geeignete Verbindungen hergestellt zwischen den Vex-bindern 3k, 36, 38 und kO, einem Mikroprozessor und einer elektrischen Energiequelle zur Bildung eines elektrischen Eingangs für die Solenoidanordnung 88 und Spannungseingangs- und -ausgangsverbindungen zu dem linear veränderlichen Differentialtransformator 192.In der Aus- oder Ruhestellung, wenn der Solenoidanordnung 88 kein Strom zugeführt wird, halten die Federn I56, 160 und 222 die ¥elle 98 in einer solchen Stellung, daß der Körper 92 auf dem Sitz $h zum Eingriff gebracht wird und in den Einlaß "\h eintretender Sauerstoff an einem Durchgang durch den Bereich 10*l· und den Durchgangsweg 86 zum Auslaß 18 gehindert wird. ¥enn der Solenoidanordnung ein elektrischer Strom zugeführt wird, welcher die Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes verursacht, dann wird die Welle infolge der Axialbewegung des Ankers 180, an dem die Welle angeschlossen ist, axial bewegt. Der Körper 92 wird von dem Sitz fortbewegt und gestattet den Durchgang von SauerstoffIn use and operation of a mixing and metering valve embodying the present invention, the oxygen inlet 14 and air inlet 16 are connected to sources of the gases. Appropriate connections are made between the Vex connectors 3k, 36, 38 and kO, a microprocessor and an electrical power source for providing an electrical input to the solenoid assembly 88 and voltage input and output connections to the linearly variable differential transformer 192. or rest position when no power is supplied to solenoid assembly 88, springs 156, 160 and 222 hold elbow 98 in such a position that body 92 is engaged on seat $ h and into inlet "\ h" Oxygen is prevented from passing through the area 10 * l to which the shaft is attached, is moved axially, and the body 92 is moved away from the seat, allowing the Du oxygen release

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von dem Kanal 84 zum Kanal 86 durch den Bereich 1O4, Die Stärke des zum Bevregen der Welle erforderlichen Feldes wird bestimmt . durch die Stärke der Federn 156, .I60 und 222, und die Entfernung, um die der Körper 92 von dem Sitz 9h fortbewegt wird, wird bestimmt durch die Stärke des durch die Solenoidanordnung erzeugten Feldes. Somit wird das Volumen des durch das Ventil hindurchströmenden Gases zum Teil gesteuert durch das Ausmaß, bis zu welchem das Ventil geöffnet ist, was wiederum gesteuert wird durch die Stärke des elektromagnetischen Feldes, und zum Teil dtirch die Zeit, während der das Ventil offen ist. Das Ventil bleibt offen, bis der der Spulenanordnung zugeführte Strom unterbrochen und das elektromagnetische Feld beendet wird. Wenn das elektromagnetische Feld beendet ist, dann bewegen die Federn 1^6, I60 und 222 die Welle 98 axial, bis der Körper 92 den Sitz 9h erfaßt und den Durchfluß von Gas durch das Ventil effektiv sperrt. Es ist selbstverständlich, daß jede beliebige Wellenform des Gasdurchstroms in dem vorliegenden Ventil durch einfache Steuerung der Charakteristika des durch die Solenoidanordnung erzeugten elektromagnetischen Feldes erzeugt werden kann. Beispielsweise bewegt ein plötzlicher hoher Spannungseingang in die Spulenanordnung das Ventilelement schnell in die voll geöffnete Stellung. Wahlweise kann der der Spule zugeführte Strom zunächst mäßig sein und stetig zunehmen, was so zu einem langsamen Öffnen des Ventils führt, oder das elektromagnetische Feld kann zunächst mäßig aufgebaut und auf diesem Wert gehalten werden, wobei eine nachfolgende Verstärkung einenfrom channel 84 to channel 86 through region 104, the strength of the field required to stir the wave is determined. by the strength of springs 156, 160 and 222, and the distance that body 92 is advanced from seat 9h , is determined by the strength of the field created by the solenoid assembly. Thus, the volume of gas flowing through the valve is controlled in part by the extent to which the valve is open, which in turn is controlled by the strength of the electromagnetic field, and in part by the time the valve is open. The valve remains open until the current supplied to the coil assembly is interrupted and the electromagnetic field is terminated. When the electromagnetic field is terminated, springs 16, 160 and 222 move shaft 98 axially until body 92 engages seat 9h and effectively blocks the flow of gas through the valve. It will be understood that any gas flow waveform can be generated in the present valve by simply controlling the characteristics of the electromagnetic field generated by the solenoid assembly. For example, a sudden high voltage input to the coil assembly will quickly move the valve element to the fully open position. Optionally, the current supplied to the coil can initially be moderate and steadily increase, which thus leads to a slow opening of the valve, or the electromagnetic field can initially be moderately built up and kept at this value, with a subsequent amplification

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Gasdurchfluß von geringem Volumen erzeugt, gefolgt von einem Gasdurclifluß höheren Volumens. Es können ebenso andere Veränderungen in den Charakterietika und Volumen des Gasdurchflusses erzeugt werden. Daher kann das Meßventil bei Verwendung in einem Atmungsgerät benutzt werden, um ein Gas zur Volumenbeatmung sowie auch für eine Hochfrequenz-Positivdruckbeatmung zu erzeugen, und es kann eine einzige Beatmungsvorrichtung für beide Techniken verwendet werden bei Erzeugung praktisch jeder beliebig gewünschten Atmungswellenfonn.Low volume gas flow generated followed by a Gas flow of higher volume. There can be other changes as well in the characteristics and volume of the gas flow be generated. Therefore, when used in a breathing apparatus, the measuring valve can be used to supply a gas for volume ventilation as well as for high-frequency positive pressure ventilation, and a single ventilation device can be used for both techniques virtually any desired breathing waveform can be used in generating.

Die Axialbewegung der Welle 98 wird unmittelbar auf die Axialbewegung des Kerns 206 in dem linear veränderlichen Differentialtransformator 192 übertragen, indem der Stift 210 mit der Welle und dem Korn verbunden ist. Somit wird bei Bewegung des Ventilelements 82 von dem Sitz 9h fort der Kern 2O6 axial in dem linear veränderlichen Differentialtransformator 192 bewegt, und der Spannungsausgang von dem linear veränderlichen Differentialtransformator verändert sich. Die Veränderungen in dem Spannungsausgang von dem linear veränderlichen Differentialtransformator entsprechen den Veränderungen in der Stellung des Ventilelements 82. Somit werden die genauen Charakteristika des Ventilausgangs und die genaue Wellenform des Ventilausgangs durch Veränderungen in dem Spannungsausgang von dem linear veränderlichen Differentialtransformator wiedergespiegelt. Die Mikroprozessoreinrichtung, die den Strom zn der Solenoidanordnung 88 steuert, kann auch die Spannungssignale r.u und von dem linear veränderlichen Differentialtransformator empfangen und interpretieren, um denThe axial movement of the shaft 98 is directly translated to the axial movement of the core 206 in the linearly variable differential transformer 192 by connecting the pin 210 to the shaft and the grain. Thus, as valve element 82 moves away from seat 9h , core 206 is moved axially in linearly variable differential transformer 192 and the voltage output from linearly variable differential transformer changes. The changes in the voltage output from the linearly variable differential transformer correspond to the changes in the position of the valve element 82. Thus, the precise characteristics of the valve output and the precise waveform of the valve output are reflected by changes in the voltage output from the linearly variable differential transformer. The microprocessor means that controls the current zn of the solenoid assembly 88 can also receive and interpret the voltage signals ru and from the linearly variable differential transformer to the

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Ventilausgang zu interpretieren und, falls erforderlich, Einstellungen in dem der Solenoidanordnung zugeführten Strom vorzunehmen.Interpret valve output and, if necessary, settings in the current supplied to the solenoid assembly.

Das Luftmeßventil 22 arbeitet in ähnlicher Weise wie das Sauerstoffmeßventil 20, und die dort hindurchströmende Luft tritt in den Durchgangskanal 230 ein und trifft mit dem Sauerstoff aus dem Durchgangsveg $6 an dem Gasgemischauslaß 18 zusammen. Somit werden durch Steuerung des Durchflusses von Gasen durch jedes Ventil genaue Mischungsverhältnisse an dem Auslaß 18 erzeugt. Es können 100$ Sauerstoff oder Luft erzeugt werden einfach durch NichtÜbertragung eines elektrischen Stromes auf die Solenoidanordnung des Ventils für das Gas, welches nicht erwünscht ist, so daß das Ventil sich nicht öffnet und nur Gas von dem anderen Ventil den Auslaß 18 erreicht. Normalerweise öffnen sich in einer Beatmungsaniage die beiden Ventile für dieselbe Zeitdauer, wenn gemischtes Gas erwünscht ist. Um die Verhältnisse von Sauerstoff und Luft in dem gemischten Gas zu variieren, werden die Entfernungen, über die die Ventilelemente von den Sitzen fortbewegt werden. so gesteuert, daß ein größeres Volumen des erwünschten Gases in einem größeren Prozentsatz durch das Steuerventil desselben zum Auslaß 18 strömt als von dom anderen Gas.The air metering valve 22 operates in a similar manner to the oxygen metering valve 20, and the air flowing therethrough enters the passage 230 and meets the oxygen from the passage path $ 6 at the gas mixture outlet 18. Thus, by controlling the flow of gases through each valve, precise mixing ratios are created at outlet 18. 100 $ oxygen or air can be generated simply by not applying an electrical current to the valve solenoid assembly for the gas which is not desired so that the valve does not open and only gas from the other valve reaches outlet 18. Typically, in a ventilation system, the two valves open for the same amount of time when mixed gas is desired. In order to vary the proportions of oxygen and air in the mixed gas, the distances over which the valve elements are moved from the seats are used. controlled so that a greater volume of the desired gas flows in a greater percentage through the control valve thereof to the outlet 18 than from the other gas.

Ein Meßventil der vorliegenden Erfindung kann benutzt werden, um den Durchstrom eines Gases in einer Vorrichtung· zu steuern,A metering valve of the present invention can be used to control the flow of a gas in a device

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und kann jede beliebige Wellenform eines Durchflußsenemas für das Gas zusätzlich zu einem Rückkopplungssignal erzeugen, welches zur Analyse des genauen Ausgangs von dem Ventil benutzt werden kann. In Vorrichtungen mit mehr als zwei durchströmenden Gasen können drei oder mehr MeOventile benutzt werden, und zwar jeweils ein Meflventil für jedes der Gase.and can be any waveform of a flow sensor for generate the gas in addition to a feedback signal, which can be used to analyze the exact output from the valve. In devices with more than two flowing through Gases, three or more MeOvalves can be used, one metering valve for each of the gases.

Obwohl eine Ausführungsform des Misch- und Meßventils hier ausführlich gezeigt und beschrieben ist, können doch verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Although one embodiment of the mixing and metering valve is shown and described in detail herein, various Modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

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Claims (22)

( 1.jMeßventil zur Abgabe eines gewählten Gasvolumens bei gewählten Intervallen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer darin gebildeten Einlaß- und Auslaßöffnung, einem Durchgangsweg zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen, Ventilelementeinrichtungen zur Steuerung des Durchflusses eines Gases durch den Durchgangsweg, Einrichtungen zur Bewegung der Elementeinrichtung um einen gewählten Abstand für eine gewählte Zeitdauer zum Öffnen des Durchgangsweges, sowie Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Stellung der Elementeinrichtung und daher des Gasstroms durch das Ventil hindurch. ( 1.jMeasuring valve for the delivery of a selected volume of gas at selected intervals, characterized by a housing with an inlet and outlet opening formed therein, a passageway between the inlet and outlet openings, valve element devices for controlling the flow of a gas through the passageway, devices for moving the Element means by a selected distance for a selected period of time to open the passage, as well as measuring means to determine the position of the element means and therefore the gas flow through the valve. European Patent Attornoyn Zugelassene Vertreter beim Suropainchen PatentamtEuropean Patent Attornoyn Authorized representative at the Suropainchen Patent Office Deutsche Bank AG Hamburg, Nr. Ο5/284Ο7 (BLZ 2OO70O00) · PoBteohock Hamburg 2842-206Deutsche Bank AG Hamburg, No. Ο5 / 284Ο7 (BLZ 2OO70O00) PoBteohock Hamburg 2842-206 Dresdner Bank AO Hnmbur_K, Nr. 03:3 60»3 (BLZ 2OOHOO0O)Dresdner Bank AO Hnmbur _K , No. 03: 3 60 »3 (BLZ 2OOHOO0O) 2. Meßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Elementeinrichtung eine Welle verbunden ist und die Einrichtung zur Bewegung der Elementeinrichtung eine SoIenoidanordnung enthält zur Erzeugung eines eine Axialbewegung der Welle verursachenden Magnetfeldes.2. Measuring valve according to claim 1, characterized in that a shaft is connected to the element device and the Means for moving the element means comprises a solenoid assembly contains for generating a magnetic field causing an axial movement of the shaft. 3. Meßventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen linear veränderlichen Differentialtransformator enthält mit einem axial beweglichen Kern, dessen Axialbewegung Abweichungen in einem Ausgangssignal von dem Transformator verursacht, und die Welle mit dem Kern verbunden ist.3. Measuring valve according to claim 2, characterized in that the measuring device is a linearly variable differential transformer with an axially movable core, the axial movement of which contains deviations in an output signal caused by the transformer, and the shaft is connected to the core. k. Meßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen linear veränderlichen Differentialtransformator enthält mit einem axial beweglichen Kern, dessen Axialbewegung Veränderungen in einem Ausgangssignal von dem Transformator verursacht, und die Elementeinrichtung mit dem Kern verbunden ist. k. A metering valve according to claim 1, characterized in that the metering means includes a linearly variable differential transformer having an axially movable core, the axial movement of which causes changes in an output signal from the transformer, and the element means is connected to the core. 5. Meßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen zweiten in ihm ausgebildeten Einlaß aufweist, ein Durchgangsweg von dem zweiten Einlaß den Durchgangsweg von dem zuerst erwähnten Einlaß überschneidet, eine Ventilelement einrichtung zur Steuerung des Durchflusses eines Gases durch den zweiten Durchgangsweg hindurch vorgesehen5. Measuring valve according to claim 1, characterized in that the Housing having a second inlet formed therein, a passageway from the second inlet being the passageway from the first mentioned inlet intersects a valve element device for controlling the flow of a Gas provided through the second passageway ist, eine Einrichtung zur Bewegung der an zweiter Stelle erwähnten Ventilelementeinrichtung um eine gewählte Entfernung während einer gewählten Zeitdauer vorgesehen ist, um den zweiten Durchgangsweg zu öffnen, und daß eine zweite Meßeinrichtung vorgesehen ist zur Errechnung der Stellung der zweiten Elementeinrichtung und daher des Gasstroms durch das Ventil hindurch.is means for moving the second-mentioned valve element means a selected distance is provided for a selected period of time to open the second passageway and that a second Measuring device is provided for calculating the position the second element means and therefore the gas flow through the valve. 6. Meßventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bewegung der Ventilelementeinrichtung zum Öffnen des Durchgangsweges Wellen enthält, die mit der Elementeinrichtung verbunden sind, und Solenoidanordnungen, die eine Axialbewegung der Wellen verursachende elektromagnetische Felder erzeugen.6. Measuring valve according to claim 5, characterized in that the Means for moving the valve element means to open the passageway includes shafts that are associated with the Element means are connected, and solenoid assemblies, the axial movement of the waves causing electromagnetic Create fields. 7. Meßventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung linear veränderliche Differentialtransformatoren enthält mit axial beweglichen Kernen, und daß je eine Welle mit jedem der Transformatorkerne verbunden ist.7. Measuring valve according to claim 6, characterized in that the measuring device is linearly variable differential transformers contains axially movable cores, and that one shaft is connected to each of the transformer cores. 8. Meßventil nach Anspruch 5, dadurch.gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung linear veränderliche Differentialtransformatoren enthält mit axial beweglichen Kernen, und daß mit jedem der Transformatorkerne eine Eleinenteinrichtung verbunden ist.8. Measuring valve according to claim 5, characterized in that the Measuring device contains linearly variable differential transformers with axially movable cores, and that with an element device is connected to each of the transformer cores. 9» Meßventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit darin ausgebildeten Einlaß- und Auslaßöffnungen und einem Durchgangsweg zwischen den Öffnungen, einem Ventilelement zur Steuerung des Strömungsraittelflusses durch den Durchgangsweg hindurch, einer Solenoidanordnung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, einer mit dem Element verbundenen und sich durch die Solenoidanordnung hindurcherstreckenden Welle, wobei das elektromagnetische Feld eine Axialbewegung der Welle in der Solenoidanordnung zur Bewegung des Elements und zum Öffnen des Durchgangswegs verursacht, einem mit der Solenoidanordnung verbundenen linear veränderlichen Differentialtransformator mit einem mit der Welle verbundenen Kern, wobei die Axialbewegung der Welle eine Axialbewegung des Kerns zur Veränderung des Spannungsausgangs von dem Transformator verursacht, um ein Rückkopplungssignal als Anzeige des tatsächlichen Ausgangs von dem Meßventil vorzusehen.9 »Measuring valve, characterized by a housing with formed therein Inlet and outlet ports and a passageway between the openings, a valve element for controlling the flow of fluid through the passageway, a solenoid arrangement for creating a electromagnetic field, one associated with the element and extending through the solenoid assembly Shaft, the electromagnetic field causing axial movement of the shaft in the solenoid assembly Movement of the element and opening of the passageway, one associated with the solenoid assembly linearly variable differential transformer with a core connected to the shaft, with axial movement the shaft causes axial movement of the core to change the voltage output from the transformer, to provide a feedback signal indicative of the actual output from the metering valve. 10. Meßventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidanordnung ein Gehäuse enthält, sowie vordere und hintere Ringe, die in dem Gehäuse angeordnet sind, einen in dem Gehäuse zwischen den vorderen und hinteren Ringen angeordneten Magneten, sowie eine Spulenanordnung, die axial in dem Magneten und den vorderen und hinteren Ringen angeordnet ist, sowie eine Ankeranordnung, die in der Spulenanordnung axial beweglich und mit der Welle verbunden ist.10. Measuring valve according to claim 9, characterized in that the solenoid assembly includes a housing and front and rear rings disposed in the housing, one in the housing between the front and rear Rings arranged magnets, as well as a coil assembly axially in the magnet and the front and rear Rings is arranged, as well as an armature arrangement, which is axially movable in the coil arrangement and connected to the shaft is. 11. Meßventil nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle eine Feder verbunden iet, um die Welle
axial zu bewegen und das Ventilelement in dem Durchgangsweg zum Aufsitz zu bringen, wenn das elektromagnetische Feld unterbrochen ist.11. Measuring valve according to claim 9 1, characterized in that a spring connected to the shaft iet to the shaft
to move axially and to seat the valve element in the passageway when the electromagnetic field is interrupted. 12. Meßventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kern des Transformators ein Stift verbunden ist und sich von dort nach außen erstreckt, und die Welle mit dem Stift verbunden ist,12. Measuring valve according to claim 9 »characterized in that a pin is connected to the core of the transformer and extends from there to the outside, and the shaft is connected to the pin, 13« Meßventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter an dem Gehäuse befestigt ist und der Transformator in dem Halter liegt*13 «Measuring valve according to claim 10, characterized in that a holder and the transformer are attached to the housing in the holder * 14. Misch- und Meßventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit ersten und zweiten Gaseinläsaen, einem Gasgemischauslaß, sowie Durchgangskanälen von dem ersten und
zweiten Einlaß zu dem Auslaß, Ventilelementen, die in
den Durchgangskanälen wirksam sind, um den. Durchfluß des Gases durch die Durchgangskanäle hindurchzusteuern,
Solenoidanordnungen zur Bewegung der Elemente unabhängig um vorgewählte Entfernungen für vorgewählte Zeiten, sowie Meßeinrichtungen, die mit jedem der Elemente verbunden sind, um die Stellungen der Elemente zu messen und den tatsächlichen Ventilausgang zu bestimmen.14. Mixing and measuring valve, characterized by a housing with first and second Gaseinläsaen, a gas mixture outlet, and passage channels from the first and
second inlet to the outlet, valve elements in
the through channels are effective to the. To control the flow of the gas through the passage channels,
Solenoid assemblies for moving the elements independently by preselected distances for preselected times, and gauges associated with each of the elements for measuring the positions of the elements and determining actual valve output. 15. Misch- und Meßventil nach Anspruch lh, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Solenoidanordnungen eine Spule und einen axial beweglichen Anker enthält, wobei die Spule ein elektromagnetisches Feld zur Veranlassung einer Axialbewegung des Ankers erzeugt, sowie eine mit dem Anker und einem der Elemente verbundene Welle, und daß die Meßeinrichtung mit der Welle verbunden ist.15. Mixing and measuring valve according to claim lh, characterized in that each of the solenoid assemblies includes a coil and an axially movable armature, the coil generating an electromagnetic field for causing an axial movement of the armature, and one connected to the armature and one of the elements Shaft, and that the measuring device is connected to the shaft. -v-v 16. Misch- und Meßventil nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß jede der Meßeinrichtungen einen linear veränderlichen Differentialtransformator enthält mit einem axial beweglichen Kern, dessen Axialbewegung Veränderungen in dem Spannungsausgang von dem Transformator zur Bestimmung des tatsächlichen Ventilausgang's verursacht, und jeweils eine Welle mit jedem der Kerne verbunden ist.16. Mixing and measuring valve according to claim 15 »characterized in that that each of the measuring devices contains a linearly variable differential transformer with one axially movable core whose axial movement determines changes in the voltage output from the transformer of the actual valve output, and one shaft is connected to each of the cores. 17. Misch- und Meßventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gegenüberliegenden Seiten jedes der Elemente Membranen zum Ausgleich der Einlaß- und Auslaßdruckkräfte angeordnet sind.17. Mixing and measuring valve according to claim 16, characterized in that membranes are arranged on the opposite sides of each of the elements to compensate for the inlet and outlet pressure forces. 18. Misch- und Meßventil nach Anspruch 16", dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilgehäuse Gehäuse verbunden sind, in denen die Solenoidanordnungen liegen, Halterungen mit den Gehäusen verbunden sind und die Transformatoren in diesen Halterungen liegen.18. Mixing and measuring valve according to claim 16 ", characterized in that that are connected to the valve housing housing in which the solenoid assemblies are located, brackets with the housings are connected and the transformers are in these brackets. 1°. Misch- und Meßventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Wellen Federn zur Bewegung der Wellen in axialer Richtung verbunden sind, um die Durchgangskanäle zu schließen, wenn die elektromagnetischen Felder unterbrochen sind.1 °. Mixing and measuring valve according to claim 16, characterized in that that springs are connected to the shafts for moving the shafts in the axial direction to the passage channels to close when the electromagnetic fields are interrupted. 20. Meßventilanordnung zur Abgabe eines gewählten Gasvolumens bei gewählten Intervallen, wobei das Volumen und die Intervalle in Abhängigkeit von dem tatsächlichen vorherigen Durchfluß durch das Ventil geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Gehäuse mit einer darin gebildeten Einlaß- und einer Auslaßöffnung enthält, sowie einem Durchgangslcanal zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen, Ventilelementeinrichtungen zur Steuerung des Durchflusses eines Gases durch den Durchgangskanal hindurch zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen, Einrichtungen zur Bewegung der Elementeinrichtungen um eine gewählte Entfernung für eine gewählte Zeitdauer zum Öffnen des Durchgangswegs, Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Gasdurchflusses durch das Ventil und zur Bildung eines Signals zur Steuerung der Einrichtung zur Bewegung der Elementeinrichtungen.20. Measuring valve arrangement for delivering a selected volume of gas at selected intervals, the volume and the intervals depending on the actual previous one Flow through the valve can be regulated, characterized in that the arrangement has a housing with a Contains inlet and outlet openings formed therein, and a through-channel between the inlet and outlet ports Outlet openings, valve element devices for controlling the flow of a gas through the passage channel through between the inlet and outlet ports, means for moving the element means by one selected distance for a selected period of time to open the passage, measuring devices to determine the Gas flow through the valve and for the formation of a signal for controlling the device for moving the Element facilities. 21. Meßventilanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Elementeinrichtungen eine Welle verbunden ist und die Einrichtungen zur Bewegung der Elementeinrichtungen21. Measuring valve arrangement according to claim 20, characterized in that a shaft is connected to the element devices and the means for moving the element means eine Solenoidanordnung enthalten zur axialen Bewegung der Welle in Abhängigkeit von einem Signaleingang in die Solenoidanordnung, und daß das Signal von der Meßeinrichtung das Signal für die Solenoidanordnung und die Bewegung der Elementeinrichtungen beeinflußt.a solenoid assembly included for axially moving the Wave as a function of a signal input into the solenoid arrangement, and that the signal from the measuring device affects the signal for the solenoid assembly and the movement of the element means. 22. Meßventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen zweiten in ihm ausgebildeten Einlaß aufweist, ein Durchgangskanal von dem zweiten Einlaß den Durchgangskanal von dem erstgenannten Einlaß überschneidet, in dem zweiten Durchgangskanal eine Ventilelementeinrichtung angeordnet ist zur Steuerung des Durchflusses eines Gases durch den zweiten Durchgangskanal hindurch, mit der zweiten Elementeinrichtung eine Einrichtung verbunden ist zur Bewegung der zweiten Elementeinrichtung um eine gewählte Entfernung für eine gewählte Zeitdauer zum Öffnen des zweiten Durchgangsweges und eine zweite Meßeinrichtung vorgesehen ist zur Bestimmung des Gasdurchflusses durch den zweiten Durchgangskanal und zur Bildung eines Signals zur Steuerung der Einrichtungen zur Bewegung der zweiten Elementeinrichtungen. 22. Measuring valve according to claim 20, characterized in that the housing has a second inlet formed in it, a through-channel from the second inlet intersects the through-channel from the first-mentioned inlet, A valve element device for controlling the flow of a gas is arranged in the second through-channel through the second through-channel, with the second element means connected to a means for movement the second element means by a selected distance for a selected period of time for opening the second passage and a second measuring device is used to determine the gas flow through the second passage channel and to generate a signal for control the means for moving the second element means. 23· Misch- und Meßventil, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit ersten und zweiten Gaseinlässen, einem Gasgemischauslaß und Durchgangskanälen von den ersten und zweiten Einlassen zu dem Auslaß, Ventileleraenten, die in den Durchgangs-23 · Mixing and measuring valve, characterized by a housing with first and second gas inlets, a gas mixture outlet and passageways from the first and second inlets to the outlet, valve elements that are in the passage 321133% -321 133% - kanälen, zur Steuerung des Gasdurchflusses durch die Durchgangskanäle tätig sind, Solenoidanardnungen zur unabhängigen Bewegung der Elemente über vorgewählte Entfernungen für vorgewählte Zeiten, sowie Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Gasdurchflusses durch jeden der Durchgangskanäle und zur Bildung von Signalen zur Regelung der channels, to control the gas flow through the passage channels are operating, solenoid arrangements for independent movement of the elements over pre-selected distances for preselected times, as well as measuring devices for determining the gas flow through each of the passage channels and for generating signals for regulating the Solenoidanordnungen in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Ventilausgang.Solenoid arrangements depending on the actual valve output. -v-v Zh. Misch- und Meßventil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Solenoidanordnungen eine Spule und einen axial beweglichen Anker enthält, wobei die Spule ein elektromagnetisches Feld zur Veranlassung einer Axialbewegung des Ankers erzeugt und eine Welle mit de'm Anker und einem der Elemente verbunden ist· Zh. Mixing and measuring valve according to Claim 23, characterized in that each of the solenoid arrangements contains a coil and an axially movable armature, the coil generating an electromagnetic field for causing the armature to move axially and connecting a shaft to the armature and one of the elements is· .../10... / 10