DE4110253A1 - Pumpvorrichtung zur dosierten foerderung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zur dosierten Förderung einer Flüssigkeit, die durch die Pumphübe aus einem Vorratsbehälter über eine Zuleitung in einen Pumpenraum und von dort über eine Auslaßleitung zu einem Verbraucher zugeführt wird.

Eine derartige Pumpvorrichtung ist aus der DE-OS 30 38 525 bekanntgeworden.

Die bekannte Dosierpumpe ist in Form einer Schwingkolbenpumpe ausgeführt, die während des Pumphubes definierte, einstellbare Fördervolumina aus einer Zuleitung in eine Auslaßleitung und von dort zu einem Verbraucher fördert.

Derartige Dosierpumpen dienen zur hochgenauen, reproduzierbaren Förderung von Flüssigkeiten, wie sie insbesondere in der Medizintechnik zur Durchführung einer Narkose benötigt werden. Dabei kommt es auf möglichst genaue und reproduzierbare Einhaltung der Dosiermengen an, um das anschließend zu verdampfende Narkosemittel einem Trägergasstrom zuzuführen und somit eine durch die Dosierpumpe festgelegte Narkosemittelkonzentration im Trägergas zu erreichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die Förderhübe insbesondere bei niedrig siedenden Narkosemitteln in verstärktem Maße ein derartiger Unterdruck in der Flüssigkeit erzeugt wird, daß Gasblasen entstehen und unerwünschterweise mitgefördert werden und somit die Dosiergenauigkeit in Frage stellen. Darüber hinaus sind leicht siedende Flüssigkeiten in der Lage, schon bei Raumtemperatur in den Förderleitungen erhebliche Gasmengen zu erzeugen, welche eine kontinuierliche Flüssigkeitsdosierung unmöglich machen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Dosierpumpe der genannten Art so zu verbessern, daß eine kontinuierliche Flüssigkeitsdosierung auch bei niedrig siedenden Flüssigkeiten ermöglicht wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß der zwischen Zuleitung und Auslaßleitung befindliche Pumpenraum mittels einer Kühlvorrichtung auf eine unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegenden Temperatur gehalten ist.

Mit der Erfindung wird im wesentlichen der Vorteil erzielt, daß eine Blasenbildung innerhalb der siedenden Flüssigkeit im entscheidenden Augenblick des Fördervorgangs in der Pumpe keine Rolle mehr spielt, da das darin befindliche Gas durch Kondensation in die Flüssigphase zurückgeführt wird und somit sichergestellt ist, daß zu jedem Zeitpunkt des Förderhubes Flüssigkeit im Pumpenraum vorliegt. Auch der während eines Ansaughubs erzeugte zeitweilige Unterdruck kann nicht zu einer Blasenbildung in der Flüssigkeit führen. Die Einstellung der Temperatur im Pumpenraum auf unterhalb des Siedepunktes ermöglicht einen sicheren Betrieb unabhängig von der jeweiligen atmosphärischen Höhenlage. Die Kühlvorrichtung kann z. B. aus einem Peltier-Element bestehen, dessen kalte Fläche in thermischem Kontakt zu dem Pumpenraum ist und dessen warme Fläche über einen Kühlkörper mit der Umgebung in Verbindung steht.

Zweckmäßigerweise wird auch der Vorratsbehälter und die Zuleitung in thermischen Kontakt mit einer Kühlvorrichtung gebracht. Auch diese Kühlvorrichtung kann ein den Vorratsbehälter zumindest teilweise umgebendes Peltier-Element sein, dessen kühle Fläche sich um die Gefäßwand schließt. Die Zuleitung sowie die in den Vorratsbehälter mündenden, die Flüssigkeit führenden Leitungen sind aus thermisch gut leitfähigem Material hergestellt, so daß die gekühlte Oberfläche am Vorratsbehälter sowie am Pumpenraum gleichzeitig eine gute Kühlung der Leitungsanschlüsse ermöglicht, ohne daß separate Kühlvorrichtungen an diesen Stellen vorzusehen wären. Als gut wärmeleitfähige Materialien in diesem Sinne sind Keramikmaterialien anzusehen. Die Kühlung des Vorratsbehälters zeigt darüber hinaus noch den Vorteil, daß die Kühlenergie auf eine größere Fläche verteilt werden kann, so daß die notwendige Wärmeabfuhr keine größeren Probleme bereitet.

Soll auf eine Kühlung des Vorratsbehälters verzichtet werden, ist es günstig, diesen als ein druckfestes Gefäß auszubilden, damit die niedrigsiedende Flüssigkeit bei entsprechender Umgebungstemperatur über dem Siedepunkt einen solchen Dampfdruck im Vorratsbehälter aufbauen kann, der ein weiteres Verdampfen der Flüssigkeit verhindert. In diesem Falle wird dann die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter unter Überdruck in die Pumpe gefördert, in deren Pumpenraum sie dann auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes gekühlt wird. Eine Abkühlung der Zuleitung kann in diesem Fall ebenfalls entfallen.

Damit nicht große Mengen an Flüssigkeiten gekühlt bevorratet werden müssen, und um somit Kühlenergie zu sparen, ist es günstig, im Streckenverlauf der Zuleitung einen als Speicherraum ausgestalteten Vorratsbehälter vorzusehen, welcher nach Bedarf aus einem Versorgungsgefäß auffüllbar ist. Der Speicherraum kann in seinem Fassungsvermögen so klein gehalten werden, daß er zumindest etwas mehr als die Menge eines für einen Dosierhub notwendigen Vorratsmenge enthält. Dadurch ist die zu kühlende Flüssigkeitsmenge auf das notwendigste Maß beschränkt.

Wird als Kühlvorrichtung für den Pumpenraum ein Peltier-Element verwendet, ist es vorteilhaft, an dessen warme, vom Pumpenraum abgewandte Fläche die Auslaßleitung in thermischen Kontakt zu bringen. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als zu dosierende Flüssigkeit ein bei Raumtemperatur siedendes Narkosemittel eingesetzt wird, welches in abgekühltem Zustand als Flüssigkeit dosiert, jedoch nachfolgend als Narkosegas in eine Trägergasleitung gespeist werden soll, in welcher es sich mit einem Narkosegas (Sauerstoff-Lachgasgemisch) vereinigen soll. Dabei wird die während der Kühlung durch das Peltier-Element abgegebene Wärme gleichzeitig dazu benutzt, das in flüssigem Zustand gepumpte Narkosemittel in gasförmigen Zustand zu überführen, anstatt sie an die Umgebung abzugeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

In der einzigen Figur ist eine Dosierpumpe (1) dargestellt, bei welcher ein Pumpenkolben (2) in einem Pumpenzylinder (3) über einen Exzenterantrieb (4) und einen Exzenterpleuel (5) verschiebbar angeordnet ist. Eine Zuleitung (6) mündet in den Pumpenraum (7), von welchem eine Auslaßleitung (8) in eine nur stückweise dargestellte Narkosegasleitung (9) mündet. Die Zuleitung (6) ist mit einem Einlaßventil (10), und die Auslaßleitung (8) mit einem Auslaßventil (11) versehen. Beide Ventile (10, 11) dienen als Richtungsventile für die Zuströmung eines flüssigen Narkosemittels (12) aus einem Vorratsbehälter (13) in den Pumpenraum (7) und von dort in die Auslaßleitung (8). Der Pumpenraum (7) ist mit einer als Peltier-Element ausgebildeten Kühlvorrichtung (14) versehen, die sich um die äußere Wandung des Pumpenraumes (7) anliegend in Wärmekontakt befindet. Ein Teil der Auslaßleitung (8) ist auf der dem Pumpenraum (7) abgewandten Oberfläche (21) der Kühlvorrichtung (14) entlanggeführt. Der Vorratsbehälter (13) ist ebenfalls mit einer Kühlvorrichtung (114) versehen, welche aus einer Anzahl von Peltier-Elementen zusammengesetzt ist. Beide Kühlvorrichtungen (14, 114) werden von einer elektrischen Versorgungseinheit (15) mit der zum Betrieb notwendigen Energie versorgt. Die Kühlvorrichtung (114) um den Vorratsbehälter (13) ist mit einem Kühlkörper (16) ausgestattet. Die Narkosemittelflüssigkeit (12) wird aus einem Versorgungsgefäß (17) bereitgestellt, aus welchem sie mittels einer Förderpumpe (18) je nach Bedarf in den Vorratsbehälter (13) gepumpt wird. Der Zeitpunkt für die Nachspeisung des Vorratsbehälters (13) mit Narkosemittelflüssigkeit (12) wird durch die Überwachung des Füllstandes im Vorratsbehälter (13) durch einen nicht dargestellten Füllstandsanzeiger gegeben. Die Versorgung der Kühlvorrichtung (14, 114) sowie der Förderpumpe (18) mit elektrischer Energie geschieht über elektrische Versorgungsleitungen (19) aus der Versorgungseinheit (15).

Zum Betrieb der Dosierpumpe wird zunächst der Vorratsbehälter (13) mit dem Narkosemittel (12) gefüllt, indem eine entsprechende Menge aus dem Versorgungsgefäß (17) mit Hilfe der Förderpumpe (18) in den Innenraum des Vorratsbehälters (13) gepumpt wird. Ist der gewünschte Füllstand im Vorratsbehälter (13) erreicht, wird die Förderpumpe (18) abgeschaltet und der Exzenterantrieb (4) betätigt den Pumpenkolben (2) zur Ausführung von Förderhüben der Dosierpumpe (1). Da das Narkosemittel (12) im Vorratsbehälter (13) mit Hilfe der Kühlvorrichtung (114) unterhalb seines Siedepunktes abgekühlt ist, wird mit jedem Ansaughub eine Fördermenge von flüssigem Narkosemittel (12) über das sich öffnende Einlaßventil (10) in den Pumpenraum (7) transportiert. Bei dem anschließenden Pumphub des Pumpenkolbens (2) wird der Pumpenraum (7) in seiner Ausdehnung verringert, wobei der dann entstehende Überdruck das Auslaßventil (11) öffnet und das Einlaßventil (10) verschließt. Wegen der Kühlvorrichtung (14) bleibt während des gesamten Pumpvorganges das Narkosemittel (12) in seinem flüssigen Zustand und wird als Flüssigkeit in die Auslaßleitung (8) befördert. Auf dem Wege zur Narkosegasleitung (9) wird das flüssige Narkosemittel an der warmen Oberfläche der Kühlvorrichtung (14) vorbeigeleitet, wobei wegen des thermischen Kontaktes die vom Peltier-Element der Kühlvorrichtung (14) abgegebene Wärme an die Narkosemittelflüssigkeit übertragen und diese wieder erwärmt und in den dampfförmigen Zustand überführt wird. Dieser Pumpvorgang wiederholt sich so oft, bis der Flüssigkeitsspiegel des Narkosemittels (12) im Vorratsbehälter (13) auf den von dem Füllstandsanzeiger überwachten Flüssigkeitsspiegel abgesunken ist. Sobald dieser erreicht ist, wird von dem Füllstandsanzeiger ein Signal an die Versorgungseinheit (15) abgegeben, worauf diese die Förderpumpe (18) in Betrieb setzt, um den Füllstand des Narkosemittels (12) wieder anzuheben.

Das geförderte, gasförmige Narkosemittel tritt aus der Auslaßleitung (8) in die Narkosegasleitung (9) ein, durch die entlang der Strömungspfeile (22) ein Narkosegas fließt.

Claims (5)

1. Pumpvorrichtung zur dosierten Förderung einer Flüssigkeit, die durch die Pumphübe aus einem Vorratsbehälter über eine Zuleitung in einen Pumpenraum und von dort über eine Auslaßleitung zu einem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Zuleitung (6) und der Auslaßleitung (8) befindliche Pumpenraum (7) mittels einer Kühlvorrichtung (14) auf einer unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegenden Temperatur gehalten ist.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (13) und die Zuleitung (6) in thermischem Kontakt mit einer Kühlvorrichtung (114) gebracht sind.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter als ein druckfestes Gefäß (13) ausgebildet ist.

4. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter als ein in den Streckenverlauf der Zuleitung (6) eingebauter Speicherraum (13) ausgebildet ist, der nach Bedarf aus einem Versorgungsgefäß (17) auffüllbar ist.

5. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlvorrichtung ein Peltier-Element (14) an den Pumpenraum (7) angebracht ist, an dessen warme, vom Pumpenraum (7) abgewandten Fläche (21) die Auslaßleitung (8) in thermischen Kontakt gebracht ist.