DE7413490U - Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft - Google Patents

Description

DR. INO. B. HOFFMANN · DlPlL. ¹IJfCK VA. RITLB · DR. RBR. NAT. K. HOFFMANN

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Firma Paul Ritzau Pari-Werk KG in Starnberg

Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft, insbesondere von mittels einer Maske od.dgl. einzuatmender Luft, bestehend aus einem Wasserbehälter, in welchen eine Leitung für die Zufuhr von Druckluft hineinragt, an die ein im oberen Behälterboreich angeordneter Wasserzerstäuber angeschlossen ist, der Wasser aus dem Behälter durch eine Ansaugleitung ansaugt.

Derartige Befeuchtungsvorrichtungen werden in der Regel bei Patienten angewandt, wenn beispielsweise zur Verhinderung des Eintrocknens von Sekret mit den bekannten unerwünschten Folgen oder aus anderen Gründen die Einatmung von feuchter Atemluft (Aerosol) zweckmäßig oder notwendig ist.

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Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung sind bereits bekannt. Sie haben jedoch meist den Nachteil, daß sie für den Patienten im Dauerbetrieb Atemluft mit zu hohem Feuchtigk*>itsgrad liefern.- so anß die Anwendung des Geräts mehr oder weniger häufig wiederkehrend außer Anwendung gesetzt werden muß.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung auf für den Patienten möglichst einfache Weise eine genaue Anpassung der Befeuchtungsintensität an die gewünschten Werte zu ermöglichen, also auch in Fällen, wo Atemluft mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt gewünscht wird, diese zu erzeugen, ohne daß das Gerät zeitweilig außer Anwendung gelangen muß. Ferner soll eine laufende Durchmischung des Wassers oder der Flüssigkeit im Vorrichtungsbehälter erreicht werden, insbesondere auch dann, wenn der Atemluft Medikamente od.dgl. zugesetzt werden sollen, die über die im Behälter befindliche Flüssigkeit in die Atemluft eingestäubt wird.

Sowohl Anpassung an die geforderte Befeuchtungslcistung einerseits als auch Urorührung der im Behälter befindlichen Flüssigkeit wird zur Lösung der oben geschilderten Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung auf einfache Weise neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß neben der zum Zerstäuber führenden Druckluftzuleitung eine weitere Druckluftzuleitung in den Behälter hineinragt» die in den unteren Behälterbereich führt und dort in eine Luftverteilungskammer mit Luftaustrittsöffnungen einmündet, durch welche die Luft in kleinen Perlen verteilt in die im Behälter befindliche Flüssigkeit austritt. Hierdurch wird die über eine Maske od.dgl. dem Patienten zuzuführende Luft mit Wasserdampf aufgesättigt, da die in der Flüssigkeit hochsteigenden und dann aus dieser austretenden Luftperlen Flüssigkeitspartikelchen mit sich reißen. Dies ist insbesondere dann intensiv der Fall, wenn die Flüssigkeit auf eine Temperatur von über 40⁰C aufgeheizt worden ist.

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Durch die neuerungsgemäße Ausbildung der Befeuchtungsvorrichtung ist es dem Patienten möglich, diese Vorrichtung bei gewünschter hoher Befeuchtungsleistung entweder allein als Zerstäuber oder bei gewünschter niedriger Befeuchtungsleistung als Dampferzeuger anzuwenden, wobei auch eine kombinierte Anwendung möglich/ ja in bestimmten Fällen sogar zweckmäßig ist. Die neuerungsgemäß vorgesehene Dampferzeugungseinrichtung bietet ferner den Vorteil, daß mit ihr auf überraschend einfache Weise eine ausreichende Umwälzung der im Behälter befindlichen, zu zerstäubenden oder zur Wasserdampfsättigung dienenden Flüssigkeit möglich ist, so daß zusätzliche Rühreinrichtungen hierfür nicht mehr notwendig sind.

Soll Sauerstoff zum Einsatz kommen, so kann dessen Konzentration bei Einsatz des Zerstäubers beliebig zwischen 20% und 100% verändert werden, wenn in die zum Zerstäuber führende Luftzuführungsleitung eine Sauerstöff-Fressluft=Mischstation eingeschaltet wird. Die Sauerstoff-Ko«?entration kann im klinisch wichtigen Bereich von 20% bis 40% aber auch durch Sauerstoffzusatz von 2 bis 4 1 pro Minute über die Dampferzeugungseinrichtung erreicht werden, wenn dem Zerstäuber Pressluft mit einer Geschwindigkeit von 10 1 pro Minute zugeführt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der neuerungsgeitiäßen Vorrichtung sind die beiden Druckluftzuleitungen zu dem Zerstäuber einerseits und zu der Luftverteilungskammei: andererseits innerhalb des Behälters über eine Verbindungsleitung mit Luftdurchsatzbegrenzer verbunden. Hierdruch wird es möglich, daß bei Einsatz des Zerstäubers auch eine gewisse Sprudelwirkung durch die Luftverteilungskammer erreicht wird und umgekehrt. Dies kann im gegebenen Fall zu einer noch besseren Anpassung der Leistung des Geräts an die gewünschten Verhältnisse führen. In der zur Luftverteilungskammer führenden Druckluftleitung kann vor der Einmündung der Verbindungsleitung zur anderen Druckluftleitung ein Rückschlagventil

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angeordnet sein, um ein Entweichen der in diese Leitung übergeführten Druckluft aus dem Gerät zu vermeiden. Es kann ferner auch zweckmäßig sein, in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Daruckluftzuleitungen ein Absperrventil vorzusehen, um die Möglichkeit zu haben, nur eines der beiden in der Vorrichtung befindlichen Befeuchtungseinrichtungen in Betrieb zu setzen.

Je nach Bedarf ist die bei Funktion des Geräts dem Behälter zuzuführende Druckluft entweder über die eine oder die andere der beiden Druckluftzuleitungen in den Behälter einzuleiten, wobei diese Druckluft entweder vornehmlich zum Zerstäuber oder vornehmlich bzw. ausschließlich zur Luftverteilungseinrichtung gelangt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die beiden in den Behälter hineinführenden Druckluftzuleitungen außerhalb des Behälters; zusammenzuführen und dort mit einer einzigen Sammelleitung an die Druckluftquelle anzuschließen und an der Zusammenführung oder in den beiden Druckluftzuleitungen Ventile vorzusehen, die das Aus- und Einschalten der beiden Druckluftzuleitungen ermöglichen.

Die Luftverteilungskaituner wird bei einer bevorzugten AusführungsJform der neuerungsgemäßen Vorrichtung aus einem Hohlzylinder gebildet, an dessen zylindrischer Umfangswand eine große Anzahl kleiner Bohrungen mit im wesentlichen radialer Achse, vorzugsweise in gleichen Abständen angeordnet s.tnd. Diese in Reihen angeordneten Luftaustrittsbohrungen können von Reihe zu Reihe zueinander versetzt angeordnet sein. Wenn sie kleineren Durchmesser als ihre axiale Länge haben, haben etwaige Turbulenzen in der Luftverteilungskammer sowie Einlaufstörungen in die Bohrungen kaum Einfluß auf das Ablösen der Luftblasen.

Bei dieser gegebenenfalls siebartigen Ausbildung der Luftverteilung skammer werden optimale Verhältnisse bezüglich der Ausbildung, Verteilung und Oberfläche der Luftblasen bzw. -perlen erzeugt. Insbesondere wird im Vergleich zum Blasenvolumen eine relativ große Blasenoberfläche erhalten, wodurch

die günstigsten Befeuchtungsergebnisse erreicht werden können. Auch wird mit der neuerungsgemäßen Luftverteilungseinrichtung eine außerordentlich gleichmäßige und konstante Bildung und Verteilung der Luftblasen in der im Behälter befindlicher. Flüssigkeit ermöglicht.

Es sind zwar bereits Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung mit Luftverteilungseinrichtungen zur Dampferzeugung bekannt, bei welchen jedoch diese die einzige Einrichtung füi. die Luftbefeuchtung darstellt. Eine Anpassung an sämtliche Bedarfsfälle ist daher bei diesen bekannten Vorrichtungen nicht möglich. Bei ihnen besteht die Luftverteilungseinrichtung aus einem porösen Befeuchterstein, durch welchen die zu verteilende Luft hindurchgeführt wird. Im Hinblick auf die völlig ungeordnete Anordnung und Lage der Poren sowie deren unregelmäßigen Querschnitte uiü gegenseitigen Abständen im Befeuchterstein kann bei den bekannten Vorrichtungen keine gleichmäßige Zufuhr und Verteilung der Luft in die im Behälter befindliche Flüssigkeit erreicht werden. Auch sind im Hinblick auf die ungleichmäßigen Oberflächenspannungen bezüglich der Systeme Luft-Befeuchterstein einerseits und Wasser-Befeuchterstein andererseits keine optimalen Verhältnisse bezüglich Ausbildung, Verteilung und Oberfläche der zu erzeugenden Luftblasen möglich.

Durch die Anordnung der Bohrungen bei der neuerungsgemäßen Luftverteilungseinrichtung aussch]ießiich an deren zylindrischer Umfangswand wird außerdem der Vorteil erreicht, daß eine relativ große Grundfläche des Behälters in der Vorrichtung durchperlt wird. Gerade hierdurch wird eine sehr gute Durchmischung von Flüssigkeitsschichten im Behälter gewährleistet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuerungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welches int folgenden näher beschrieben wird. Die dabei besonders erläuterten Konstruktionsmerkmale dieser Ausführungsform sollen ebenfalls unter Schutz gestellt sein, auch wenn sie in den anschließenden Schutzansprüchen nicht ausdrücklich angegeben sind:

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Behälter dieser Ausführungsform bei in Funktion befindlichem Zerstäuber;

Fig. 2 zeigt diese Ausführungsform in gleicher Darstellungsweise bei in Funktion befindlicher Einrichtung;

Fig. 'i ist ein Vertikalschnitt durch die Luftverteilungskammer dieser Ausführungsform im größeren Maßstab.

Bei dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Befeuchtungsvorrichtung einen Behälter 1, der allseitig geschlossen ist und in welchen eine Druckluftzuleitung 2 sowie eine weitere Druckluftzuleitung 3 hineinragen. Die eine Druckluftzuleitung 2 führt zu einer Zerstäuberdüse 4 mit einer der Düse gegenüberliegenden Prallplatte 5. Wird über die Leitung 2 Druckluft der Zerstäuberdüse 4 zugeführt, saugt diese über ein Ansaugrohr 6 Flüssigkeit 7 an, um diese in der Düse und durch Auftreffen auf die Prallp atte zu zerstäuben. Dadurch wird die oberhalb der Flüssigkeit 7 im Behälter befindliche Luft mit Feuchtigkeit angereichert, die sodann über die Austrittsleitung 8 und gegebenenfalls eine Maske dem Patienten zugeführt werden kann.

In den Behälter 1 ragt noch eine zweite Drucklu^ zuleitung hinein, die im unteren Bereich des Behälters 1 als senkrechtes Rohr 9 ausgebildet ist. Am unteren Ende dieses Rohres mundet dies knapp über dem Behälterboden in eine Luftverteilungskammer 10 ein. Diese Kammer wird von einem Hohlzylinder gebildet, an dessen zylindrischer ümfangswand eine große Anzahl von kleinen Luftaustrittsbohrungen 20 von etwa 0,2 mm Durchmesser mit radialer Achse in gleichen geringen Abständen in mehreren Reihen zueinander versetzt angeordnet sind. Die zylindrische ümfangswand erhält dadurch einen siebartigen Charakter. Wird an die Leitung 3 einfe Druckluftquelle angeschlossen, gelangt die Druckluft durch die eben genannten zahlreichen kleinen Bohrungen in radialer Richtung in Form von kleinen Luftblasen bzw. -perlen in die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit 7, um dort weitgehend gleichmäßig verteilt in den Luftraum über dem Flüssigkeitsspiegel hochzusteigen. Hierbei reißen diese kleinen Luftblasen bzw. -perlen Flüssigkeitspartikelchen mit sich, wodurch die über dem Flüssigkeitsspiegel im Behälter 1 befindliche Luft mit Wasserdampf angereichert wird, um dann über den Austritt 8 und gegebenenfalls eine Maske dem Patienten zugeführt werden zu können. Der Durchmesser der Luftaustrittsbohrungen ist gegenüber den Poren in den bekannten Befeuchtersteinen innerlich so groß, daß das bei diesen Steinen häufig auftretende Verstopfen praktisch ausgeschaltet ist.

Die beiden Druckluftzuleitungen 2 und 3 sind nach ihrem Eintritt in den Behälter 1 vor dem Zerstäxiber 4 und der Luftverteilungskammer 10 durch sine Verbindungsleitung 11 mit Durchluftsatzbegrenzer 12 miteinander verbunden. Hierdurch wird bei Zuleitung von Druckluft durch die Leitung 2 zum Zerstäuber 4 ein kleiner Teil der lugeführten Druckluftmenge zur Luftverteilungskammer 10 geführt, um dort in Form von

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kleinen Blasen oder Perlen in die Flüssigkeit 7 auszutreten. Hierdurch wird auch bei im Betrieb befindlichen Zerstäuber ein ständiges Durchmischen der Flüssigkeit und damit eine Vergleichmäßigung von deren Temperatur erzielt. Um das Entweichen

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Druckluftzuleitung 3 aus der Vorrichtung zu verhindern, ist im Bereich der Einmündung der Verbindungsleitung 11 in die Zuleitung 3 ein Rückschlagventil 13 angeordnet. Umgekehrt gelangt bei Anschluß der Druckluftzuleitung 3 an eine Druckluftquelle ein Teil der zuzuführenden Druckluft über die Verbindungsleitung 11 zum Zerstäuber 4, wo gegebenenfalls neben der mittels der Luftverteilungskammer 10 erreichbaren Wasserdampfanreicherung der dem Patienten zuzuführenden Atemluft eine gewLsse Zerstäubung von Flüssigkeit durch den Zerstäuber 4,5 eintreten kann. Ein kleiner Teil der über die VerbindungsieLtung 11 abströmenden Druckluft kann bei offenbleibender Drackluftzuleitung 2 aus dem Gerät entweichen. Dies kann jedoch in Kauf genommen werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner ein elektrisches Heizelement 15 zur Erhitzung der im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeit 7 vorgesehen. Dieses Heizelement ist ^n Form einer Patrone am unteren Ende eines Stabes 14 unter gebracht, der von oben senkrecht nach unten in den Behälter hineinragt. Die Heizpatrone ist zwischen zwei Isolierschichten angeordnet und über ein Anschlußkabel 17 an eine Stromquelle anschließbar. Oberhalb dieser Heizpatrone 15 ist ein gleichzeitig als Übarhitzungsschutzschalter ausgebildeter Trockengehschutz 18 angeordnet, während am unteren Ende des Heizstabes ein Wärmefühler 19 vorgesehen ist. Eine elektronische Regelung über den Wärmefühler 19 dient dazu, die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit genau auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen, wobei der Trockengehschutzschalter dazu dient, bei entsprechend weitem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter das Ausschalten der Heizpatrone 1-5 automatisch mit Sicherheit zu gewährleisten.

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Es kann zweckmäßig sein, die Temperaturmessung zur Steuerung der Heizpatrone 15 nicht im Behälter 1 sondern in der befeuchteten Luft unmittelbar vor deren Einatmung vorzunehmen. In diesem FsIl muß der Fühler in der Austrittsleitung 8 bzw. vor der daran angeschlossenen Einatmungsmaske angeordnet sein. Diese Anordnung ist bei einer elektronischen Temperaturregelung ohne weiteres praktikabel, welche außerdem den Vorteil einer sehr hohen Einstellgenauigkeit und außerordentlich geringer Temperaturschwankungen bietet.

Mit dem neuerungsgemäßen Gerät wird eine wirksame und gleichzeitig für den Patienten angenehme Lösung für alle Indikationen individueller Luftbefeuchtung erhalten. Dies geschieht durch eine den Bedürfnissen genau angepaßte Intensiv!tat der Luftbefeuchtung, wobei auf einfache Weise von Zerstäubung auf DampfSättigung und umgekehrt umgestellt werden kann.

Claims (13)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft, insbesondere von mittels einer Maske od..dgl. einzuatmender Luft, bestehend aus einem Wasserbehälter, in welchen eine Leitung für die Zufuhr von Druckluft hineinragt, an die ein im oberen Behälterbereich angeordneter Wasserzerstäuber angeschlossen ist, zu dem eine im unteren Behälterbereich ausmündende Ansaugleitung führt, dadurch gekennzeichnet , daß eine weitere Druckluftzuleitung (3,9) in den Behälter (1) hineinragt, die in den unteren Behälterbereich führt und dort in eine Luftverteilungskammer (10) mit Luftaustrittsöffnungen (20) einmündet, durch welche die Luft in kleinen Perlen verteilt in den Behälter austritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden DruckluftZuleitungen (2,3,9) innerhalb des Behälters (1) über eine Verbindungsleitung (11) mit Lu€tdurchsatzbegjenzer (12) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der zur Luftverteilungskammer (10) führenden Druckluftzuleitung (3,9) vor der Einmündung der Verbindungsleitung (11) zur anderen Druckluftzuleitung (2) ein Rückschlagventil (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luf tverteilungskainmer (10) von einem Hohlzylinder gebildet ist, an dessen zylindrischer Umfangswand zahlreiche Bohrungen (20) mit im wesentlichen radialer Achse vorzugsweise in gleichen Abständen angeordnet sind.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Luftaustrittsbohrungen (20) größer ist als ihr Durchmesser.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Luftaustrittsbohrungen (20) einen Durchmesser von weniger als 0,3 mm haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftau.^trittsbohrungen (20) in mehreren Reihen zueinander versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zylindrische Umfangswand der Luftverteilungskammer _x10) siebartig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Wasserbehälter (1) eine in Form eines Stabe& (14) in seinen unteren Bereich hineinragende elektrische Heizung für das in ihn einzubringende Wasser aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung elektronisch regelbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstab O4) senkrecht in den unteren Bereich des Behälters (1) hineinragt und an seinem unteren nahe über dem Behälterboden befindlichen Ende einen von dem darüber befindlichen Heizelement (15) durch eine Isolierschicht (16) getrennten Wärmefühler (19) hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstab (14) mit einem oberhalb des Heizelementes (15) engeordneten und durch eine Isolierung (16) getrennten Trockengehschutzschalter (18) ausgestattet ist, der gleichzeitig alb Uberhitzungsschutzschalter ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , das die Isolierung (16) aus einer vergießbaren Kunststoffmasse, z.B. Epoxydharz, besteht.