DE4209200A1 - Vorrichtung zur untersuchung von gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung zielt darauf ab, insbesondere Luft nach Verun­ reinigungen zu untersuchen. Die erfindungsgemäße Vorrich­ tung ist insbesondere hilfreich zur Untersuchung von Luft für Beatmungsgeräte.

Es ist häufig notwendig, Atemluft zu untersuchen, um die Mengenverhältnisse der Luftbestandteile wie etwa Sauerstoff festzustellen. Mit dem Begriff Verunreinigungen werden alle Bestandteile des zu untersuchenden Gases bezeichnet, die festgestellt werden sollen.

Es ist bekannt, Luft zu untersuchen, wobei die Luft durch eine Glasdetektorröhre strömt, die mit einem bestimmten Reagens gefüllt ist. Das Reagens ist so gewählt, daß es eine sichtbare Reaktion erzeugt, falls eine bestimmte Verunreinigung in der Luft vorhanden ist. Bei den bekannten Vorrichtungen wird jedoch eine getrennte Detektorröhre für jede mögliche Verunreinigung benötigt, nach der gesucht wird. Die übliche Vorgehensweise dabei ist, die zu untersu­ chende Luft der Reihe nach mit jeder Detektorröhre zu ver­ binden. Da die Untersuchungsparameter es eventuell verlan­ gen, daß die Luft eine Detektorröhre für einen Zeitraum bis zu 25 Minuten durchströmt, ist die Untersuchung ein langwie­ riger Prozeß, der die ständige Aufsicht einer Bedienungsper­ son erfordert.

Des weiteren ist es insbesondere bei Atemluftsystemen not­ wendig zu überprüfen, ob das System eine ausreichende Luftmenge zur Verfügung stellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die einmal durch eine Bedienungsperson eingestellt wird und alle Untersuchungen nach verschiedenen Verunreinigungen gleichzeitig ausführt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Eingang für das zu untersuchende Gas, eine Mehrzahl von Untersuchungska­ nälen, durch die das Gas gegebenenfalls strömt, ein Vertei­ lerelement, durch das alle Untersuchungskanäle mit dem Ein­ gang verbunden sind, wobei die Untersuchungskanäle parallel zueinander angeordnet sind, eine Absperrvorrichtung in jedem Untersuchungskanal, so daß jeder Kanal unabhängig von den anderen Untersuchungskanälen geöffnet oder geschlossen werden kann, und einen Zeitmechanismus, der die Öffnungs- und Schließzeit jeder Absperrvorrichtung kontrolliert, auf. Als Absperrvorrichtung eignet sich dabei insbesondere ein Magnetventil.

Viele Standard-Untersuchungsreagenzien sind derart beschaf­ fen, daß das zu untersuchende Gas für eine festgelegte Zeit durch die Reagenzien strömen muß. Diese Zeitdauer kann von Reagens zu Reagens varieren. Entsprechend ermöglicht die Erfindung, daß jeder Untersuchungskanal mit einer Absperr­ vorrichtung versehen ist und jede Absperrvorrichtung derart durch einen Zeitmechanismus regulierbar ist, daß ein Unter­ suchungskanal für eine eingestellte Zeitdauer geöffnet ist und danach schließt.

Die Untersuchungskanäle sind mit Vorteil mit Buchsen verse­ hen, in die Standard-Detektorröhren eingefügt werden kön­ nen, so daß das zu untersuchende Gas durch die Detektorröh­ ren strömt und danach in die Atmosphäre entweicht.

Der Eingang weist mit Vorteil ein Ventil zum Regulieren des Druckes auf, so daß das Gas mit einem eingestellten Druck durch die Untersuchungskanäle strömt.

Jeder Untersuchungskanal weist mit Vorteil gegebenenfalls eine Drosselklappe auf, so daß der Volumen-Gasstrom für jeden Kanal reguliert werden kann.

Für den Fall, daß zwei oder mehr Untersuchungskanäle für Untersuchungen benutzt werden, die die gleiche Zeitdauer beanspruchen, liegt es im Rahmen der Erfindung, daß eine einzige Absperrvorrichtung das Öffnen und Schließen dieser Untersuchungskanäle reguliert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist für die Untersuchung von Gas niedrigen Druckes ein Strö­ mungsmesser parallel zu den Untersuchungskanälen angeord­ net, so daß Gas gleichzeitig durch die Untersuchungskanäle und den Strömungsmesser strömt.

Durch die Tatsache, daß ein Teil des Gases durch den Strö­ mungsmesser strömt, während zur gleichen Zeit die Untersu­ chung nach Verunreinigungen stattfindet, wird sicherge­ stellt, daß das durch die Untersuchungskanäle strömende Gas repräsentativ für die Gesamtströmung ist.

Es ist möglich, den Untersuchungsbereich einer bestimmten Detektorröhre auszudehnen, indem die gleiche Detektorröhre in zwei parallelen Untersuchungskanälen eingesetzt wird, wobei jedoch die Strömungsmenge und/oder die Zeitdauer der Durchströmung in einem Kanal größer bzw. länger ist als in dem anderen. Entsprechend wird ein erfindungsgemäßes Verfah­ ren zur Untersuchung von Gasen unter Verwendung einer Detektorröhre, bei welchem zwei identische Detektorröhren in zwei parallelen Untersuchungskanälen angeordnet, beide Untersuchungskanäle gleichzeitig mit Gas durchströmt werden und die Gas-Strömungmenge in beiden Untersuchungskanälen un­ terschiedlich ist, zur Verfügung gestellt.

Es ist festzustellen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache und leicht durchzuführende Untersuchung eines Gases ermöglicht, die auf einer regelmäßigen Grundlage durchführbar ist, ohne daß dazu eine laufende Überwachung durch eine Bedienungsperson erforderlich wäre. Die Vorberei­ tung der Vorrichtung vor Beginn der Untersuchung ist ein­ fach. Die Vorrichtung überwacht sich selbst, sobald mit der Untersuchung begonnen worden ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Meßstation zur Gasuntersuchung,

Fig. 2 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Untersuchung von Gasen und

Fig. 3 ein pneumatisches Schaltbild einer Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Die dargestellte Vorrichtung untersucht Atemluft nach Verunreinigungen, wobei die Luft durch eine Detektorröhre geleitet wird.

Fig. 1 zeigt dieses Untersuchungsverfahren schematisch. Eine Detektorröhre 10 besteht aus einer Glasröhre 12, die an jedem Ende einen engen Hals 14 aufweist. Innerhalb der Detektorröhre 10 befinden sich ein Gazestöpsel 16 und ein Reagens 18. Das Reagens 18 ist durch die durchsichtigen Wände der Detektorröhre 10 sichtbar.

Bei der Herstellung der Detektorröhren 10 werden die Hälse 14 üblicherweise versiegelt verschlossen, so daß das Innere einer Detektorröhre 10 hermetisch abgeschlossen ist. Auf diese Weise wird das Reagens 18 frisch gehalten. Wenn die Detektorröhre 10 zur Untersuchung einer Luftzufuhr verwen­ det wird, werden die beiden Enden der Hälse 14 abgebrochen, so daß Luft in ein Ende der Detektorröhre hineinströmen und aus dem anderen Ende herausströmen kann. Die Detektorröhre 10 wird dann in diesem Zustand in eine Buchse 20 einge­ setzt, welche über einen Dichtungsring 22 einen Abschluß mit der äußeren Oberfläche der Detektorröhre 10 bildet. Ein Luftschlauch 24 ist mit der Buchse 20 verbunden, so daß die Luft durch die Detektorröhre 10 hindurchströmt und danach in die Atmosphäre entweicht. Das Reagens 18 wird mit Hilfe des Gasestöpsels 16 in der Detektorröhre 10 zurückgehalten. Das Reagens 18 hat die Eigenschaft, daß es bei Vorhanden­ sein einer bestimmten Verunreinigung in der Luft einen Farb­ wechsel oder eine andere sichtbare Veränderung erfährt. In manchen Fällen indiziert der Grad der Farbänderung die Größe der Verunreinigung. Diese wird dann mittels einer Standard-Farbtabelle gemessen. In anderen Fällen ändert das Reagens 18 seine Farbe fortlaufend entlang der Detektorröh­ re 10 und das Ausmaß der Verunreinigung wird mit Hilfe einer Skala gemessen, die auf die Detektorröhre 10 selber aufgedruckt ist.

Üblicherweise wird jede Detektorröhre 10 für eine Untersu­ chung verwendet, die bei einer bestimmten Strömungsgeschwin­ digkeit und für eine bestimmte Zeitdauer stattfindet. Nach einmaligem Gebrauch wird die Detektorröhre 10 weggeworfen.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der sechs Detektorröhren 10 gleichzeitig Atemluft zugeführt werden kann. Des weiteren kann mit dieser Vorrichtung der Volumenstrom der Luft gemessen werden. Die in Fig. 2 darge­ stellte Vorrichtung ist tragbar und kann zu einem Ort, an dem Atemluft an verschiedenen Stellen untersucht werden soll, beliebig transportiert werden. Die Vorrichtung weist zwei alternative Eingänge auf: den einen bei 30 für Genera­ torluft und den anderen bei 32 für regulierte Flaschenluft. Ein Strömungsmesser ist bei 34 dargestellt. Sechs getrennte Buchsen 20 für die Detektorröhren 10 sind nahe des oberen Endes der Vorrichtung angeordnet.

Beim Betrieb werden die Detektorröhren 10 jeweils in eine Buchse 20 eingefügt und eine Luftquelle wird mit einer der beiden Eingänge 30, 32 verbunden. Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, strömt Luft durch einen der beiden Eingänge herein und durch die sechs Detektorröhren in den sechs Buchsen 20 wieder heraus. Wenn die Luft durch den Eingang 30 hereinströmt, strömt diese zusätzlich durch den Strö­ mungsmesser 34.

Die Funktionsweise der Vorrichtung wird im folgenden in größerer Ausführlichkeit unter Bezugnahme auf Fig. 3 be­ schrieben.

Die Eingänge 30 und 32 befinden sich beide in Verbindung mit einem Schieberventil 36. Wenn der Eingang 30 benutzt wird, verschiebt sich der Schieber des Schieberventils derart, daß der Luftstrom durch den Eingang 32 blockiert wird und umgekehrt. Der benutzte Eingang befindet sich dann über das Schieberventil 36 in Verbindung mit einem Eingangs­ kanal 38. Wenn die Luft durch den Eingang 30 einströmt, be­ findet sich die Luftzufuhr zusätzlich in Verbindung mit dem Strömungsmesser 34.

Ein Druckmeßinstrument 40 steht mit dem Eingangskanal 38 in Verbindung. Die Luft strömt durch ein 5µm dickes gesinter­ tes Element 42 und durch zwei Druckregulatoren 44 und 46. Der Regulator 44 kann beispielsweise auf 30 psi eingestellt werden, während der Regulator 46 auf 13 psi eingestellt wird, dabei aber justierbar ist.

Von den Regulatoren 44, 46 strömt die Luft durch einen Ver­ teilerblock 48, von dem sie auf 4 Auslaßkanäle 50, 52, 54 und 56 verteilt wird. Jeder Auslaßkanal 50, 52, 54, 56 wird durch ein Magnetventil 58 gesteuert, welches entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet ist. Der Öffnungs- und Schließvorgang der Magnetventile 58 wird durch eine Zeitsteuerungs-Schaltung 59 gesteuert, die derart programmiert ist, daß die Magnetventile 58 zu be­ stimmten Zeiten schließen, wobei diese Zeiten von einem Magnetventil 58 zum anderen variieren.

Die verschiedenen Verunreinigungen, die festgestellt werden sollen, sind beispielsweise Kohlenmonoxid (CO), Kohlendi­ oxid (CO₂), Sauerstoff (O₂), Wasser (H₂O) und Öl. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Untersuchung dieser speziellen Verunreinigungen begrenzt. Zwei der Detektorröh­ ren 10 in Fig. 3 werden für Wasser verwendet. Für jede der anderen Verunreinigungen wird jeweils eine einzelne Detek­ torröhre zur Verfügung gestellt. Die Luft wird in jede Detektorröhre 10 über eine einstellbare Drossel 60 einge­ lassen. Die Zeitdauer, für die jedes Reagens der Luft ausge­ setzt wird, ist durch die zeitliche Steuerung der Magnetven­ tile 58 bestimmt. Der Volumenstrom durch das Reagens wird mit Hilfe der einstellbaren Drosseln 60 eingestellt.

Typische Wasser-Detektorröhren sind mit einer auf die Detektorröhre aufgedruckten Meßskala mit Skalenwerten zwi­ schen 5 und 200 mg/m³ für eine bestimmte Strömungsmenge kalibriert. In der dargestellten Vorrichtung ist einer der Auslaßkanäle derart eingestellt, daß er nach einer bestimm­ ten Zeit schließt, nach der das Strömungsvolumen, für das die Wasser-Detektorröhren ausgelegt sind, die entsprechende Detektorröhre 10 durchströmt hat, während der andere Auslaß­ kanal bereits nach einer kürzeren Zeit schließt. Bei geeig­ neter Wahl der kürzeren Zeit ist die Meßskala auf der ent­ sprechenden Detektorröhre 10 äquivalent zu beispielsweise 50 bis 2000 mg/m³, so daß die Skalenwerte auf den zwei De­ tektorröhren 10 überlappen und einen weit ausgedehnten Meß­ bereich zur Verfügung stellen.

Die Vorrichtung wird durch eine interne, wiederaufladbare Batterie angetrieben. Die Batterie kann über ein Netzkabel, das an der Vorrichtung über die Buchse 66 angeschlossen werden kann, oder durch eine 12-Volt-Stromversorgung, wie sie etwa über die Zigarettenanzünderbuchse eines Automobils zur Verfügung steht, aufgeladen werden. Ein direkter Netzan­ schluß ist ebenfalls möglich. Der Zustand der internen Batterie wird über eine LED-Anzeige 68 kontrolliert. Ein EIN/AUS-Schalter ist bei 70 und ein Kontrollschalter bei 72 angeordnet. Der Kontrollschalter 72 hat vier Positionen, nämlich HOCHDRUCKSPÜLUNG, NIEDERDRUCKSPÜLUNG, START und AUS. Die LED-Anzeigen bei 74 sind beleuchtet, solange Luft durch die dazugehörigen Buchsen 20 strömt. Die LED-Anzeige geht aus, sobald die Untersuchung für eine in einem bestimm­ ten Sockel 20 angeordnete Detektorröhre 10 beendet ist.

Die Vorrichtung weist des weiteren eine Temperaturanzeige bei 76 auf. Wenn der Schalter 70 eingeschaltet ist, zeigt diese Anzeige die Umgebungstemperatur an. Während des Verlaufs einer Untersuchung zeigt die Anzeige die Tempera­ tur der Generatorluft an. Die Temperatur der Generatorluft, bei der die Untersuchung durchgeführt wird, sollte zusammen mit den Untersuchungsergebnissen aufgezeichnet werden.

Im Betrieb sind die Magnetventile 58 anfangs alle geschlos­ sen. Eine Luftzufuhr wird entweder an den Eingang 30 oder an den Eingang 32 angeschlossen. Falls der Eingang 30 benut­ zt wird, wird die Luft sofort zu dem Strömungsmesser 34 ge­ leitet. Der Strömungsmesser 34 besteht aus einer vertikalen Glasröhre, in der ein Auftriebskörper 78 aufgehängt ist. Eine Drosselklappe 71 kann über einen Bedienungsknopf 73 auf der Frontplatte verstellt werden, um den gewünschten Volumenstrom einzustellen. Vorher wird überprüft, daß die Luftversorgung einen festgelegten minimalen Volumenstrom abgeben kann.

Bevor die Detektorröhren 10 eingesetzt werden, sollte die Vorrichtung gereinigt werden, indem der Kontrollschalter 72 auf die NIEDERDRUCKSPÜLUNG-Position gestellt wird (bei Betrieb des Eingangs 30) und somit das zu untersuchende Gas für eine Zeitdauer von beispielsweise drei Minuten durch alle in der Vorrichtung angeordneten Detektorröhren strömt. Der Schalter 72 wird danach auf die AUS-Position gestellt. Wenn der Eingang 32 benutzt wird, erfolgt die Reinigung, indem der Kontrollschalter für eine Zeitdauer von beispiels­ weise 10 Minuten auf die Position HOCHDRUCKSPÜLUNG gestellt wird.

Nach der Reinigung werden die Detektorröhren 10 in die Buchsen 20 eingesetzt und der Schalter 72 wird auf die START-Position gestellt. Dies setzt alle Zeitsteuerungs- Schaltungen auf Null und öffnet die Magnetventile 58, so daß Luft beginnt, durch die Detektorröhren 10 zu strömen. Nachdem die eingestellte Zeit für jede Untersuchung abgelau­ fen ist, wird das entsprechende Magnetventil 58 durch die dazugehörende Zeitsteuerungsschaltung geschlossen. Nachdem alle Magnetventile 58 geschlossen sind, ist die Untersu­ chung beendet und, falls gewünscht, wird ein Summton oder ein anderes hör- oder sichtbares Warnsignal ausgesandt, um die Bedienungsperson darauf aufmerksam zu machen, daß die Untersuchung beendet ist und die Vorrichtung abgeschaltet und von der Luftzufuhr getrennt werden kann. In einer alter­ nativen Ausführung erfolgt das Abschalten der Vorrichtung automatisch und das hör- oder sichtbare Warnsignal wird danach abgegeben. Das Ausmaß der Verunreinigung wird von den mit einer Skala markierten Detektorröhren 10 abgelesen und/oder der Zustand der Detektorröhren 10 wird mit einer Standardtabelle verglichen.

Es wird bemerkt, daß bei Verwendung des Eingangs 32 der Strömungsmesser 34 von der Untersuchung ausgeschlossen wird. Es ist deswegen sinnvoll, den Eingang 32 zu benutzen, falls die Luftzufuhr bereits oberhalb ihres Anschlusses an die erfindungsgemäße Vorrichtung reguliert wurde. Es ist allgemein wünschenswert, Untersuchungen an der Atemluft durchzuführen, während die Luftzufuhr Luft in der normalen Arbeitsmenge zur Verfügung stellt. Dadurch wird sicherge­ stellt, daß die durch die Detektorröhren 10 strömende Luft repräsentativ für die Luftqualität der Luft und nicht le­ diglich repräsentativ für ein relativ kleines, eingeschlos­ senes Luftvolumen ist, welches möglicherweise gerade ausrei­ cht, den notwendigen Staudruck zur Verfügung zu stellen, um die Luft durch die Detektorröhren 10 zu bewegen.

Unter gewissen Umständen kann die Vorrichtung so ausgerich­ tet werden, daß nur geregelte Flaschenluft untersucht wird, so daß kein Eingang für Generatorluft benötigt wird. In diesem Fall kann die Vorrichtung derart modifiziert werden, daß die Eingangsverbindung 30, der Strömungsmesser 34 und das Schieberventil 36 weggelassen werden. Für diesen Fall könnte ebenfalls der Niederdruck-Auslaßkanal für die Unter­ suchung nach Wasser, der den Bereich zwischen 50 und 2000 mg/m³ mißt, weggelassen werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Untersuchung von Gasen mit einem Eingang für ein zu untersuchendes Gas, mehreren gegebenenfalls gasdurchströmten Untersuchungskanälen und einem Verteiler­ element, durch das sämtliche Untersuchungskanäle mit dem Eingang verbunden sind, wobei die Untersuchungskanäle parallel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Untersuchungskanal (50, 52, 54, 56) mit einer un­ abhängig regulierbaren Absperrvorrichtung (58) versehen ist, so daß jeder Untersuchungskanal (50, 52, 54, 56) unabhängig von den anderen Untersuchungskanälen (50, 52, 54, 56) geöffnet und geschlossen werden kann und daß ein Zeitmechanismus (59) zum Überwachen der Öffnungs- und Schließzeit jeder Absperrvorrichtung (58) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchungskanäle (50, 52, 54, 56) mit Buchsen (20) versehen sind, in welche Standard-Detektorröhren (10) derart einfügbar sind, daß das zu untersuchende Gas durch die Detektorröhre (10) hindurch und in die Atmosphäre strömt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Eingang (30, 32) ein druckregulierendes Ventil (44, 46) aufweist, so daß das Gas mit einem vorgegebenen Druck durch die Untersuchungskanäle (50, 52, 54, 56) strömt.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Untersuchungs­ kanal (50, 52, 54, 56) eine Drosselklappe (60) aufweist, so daß der Volumen-Gasstrom für jeden Kanal (50, 52, 54, 56) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Ab­ sperrvorrichtung (58) für das Öffnen und Schließen von zwei oder mehr Untersuchungskanälen (50, 52, 54, 56), die für Untersuchungen mit gleicher Laufzeit verwendet werden, vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsmesser (34) parallel zu den Untersuchungskanälen (50, 52, 54, 56) angeordnet ist, so daß Gas gleichzeitig durch die Untersu­ chungskanäle (50, 52, 54, 56) und den Strömungsmesser (34) strömt.

7. Verfahren zur Untersuchung von Gasen mit einer Detektor­ röhre, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Detektor­ röhren (10) in zwei parallelen Untersuchungskanälen (50, 52, 54, 56) angeordnet, beide Untersuchungskanäle (50, 52, 54, 56) gleichzeitig mit Gas durchströmt werden und die Strömungsmenge des Gases in beiden Kanälen unterschiedlich ist.