EP0266456A1 - Respiratory face mask - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine filtrierende Halbmaske der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.The invention relates to a filtering half mask of the type explained in the preamble of claim 1.
Derartige Halbmasken sind durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Die vorbenutzte Halbmaske weist ein Ausatemventil auf, das in Form einer Kapsel in die Filterwandung eingesetzt und mit ihr verschweißt wurde. Die Kapsel weist zwei ringförmige Flansche auf, zwischen denen die Filterwandung eingeklemmt wird. Die innere Öffnung der ringförmigen Flansche ist von sternförmig angeordneten Verstärkungsrippen durchzogen, auf deren Mitte an der Außenseite der Filtermaske ein kreisförmiges Membranblättchen mittig befestigt ist. Das Membranblättchen ist aus einem dünnen, flexiblen Material und weist einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der ringförmigen Flansche, so daß der äußere Umfang des Membranblättchens noch auf der nach außen weisenden Oberfläche des äußeren Flansches aufliegt. Um den äußeren Umfang des Membranblättchens ist ein ringförmiger Steg angeordnet, der an der Außenseite der Filtermaske nach außen vorsteht. Weiterhin ist eine Überdachung des Ausatemventils vorgesehen. Das bekannte Ausatemventil arbeitet wie folgt: Die Ausatemluft drückt von innen her auf das Membranblättchen in den Bereichen zwischen den Verstärkungsstreben und hebt den Umfang des Membranblättchens aus seiner Anlage am äußeren Flansch ab, so daß die Ausatemluft zwischen dem äußeren Flansch, dem äußeren Umfang des Membranblättchens und dem ringförmigen Steg nach außen durchtreten kann. Bei Einatmen hingegen, wird durch den entstehenden Unterdruck das Membranblättchen in Anlage an den äußeren Flansch gezogen.Such half masks are known from obvious prior use. The previously used half mask has an exhalation valve that was inserted into the filter wall in the form of a capsule and welded to it. The capsule has two annular flanges, between which the filter wall is clamped. The inner opening of the annular flanges is crossed by reinforcing ribs arranged in a star shape, on the center of which a circular membrane sheet is attached in the center to the outside of the filter mask. The membrane sheet is made of a thin, flexible material and has a diameter which is slightly larger than the inner diameter of the annular flanges, so that the outer periphery of the membrane sheet still rests on the outwardly facing surface of the outer flange. An annular web is arranged around the outer periphery of the membrane leaflet, which protrudes outwards on the outside of the filter mask. A roof for the exhalation valve is also provided. The known exhalation valve works as follows: the exhaled air presses from the inside onto the membrane leaflet in the areas between the reinforcing struts and lifts the circumference of the membrane leaflet from its contact with the outer flange, so that the exhaled air between the outer flange, the outer circumference of the membrane leaflet and can pass through the annular web to the outside. On the other hand, if inhaled, the resulting negative pressure pulls the membrane leaflet into contact with the outer flange.
Ausatemventile für Filtermasken mit filtrierender Wandung müssen im Gegensatz zu Ausatemventilen, die den einzigen Luftweg nach außen bilden, schon bei einem relativ geringen Atemdruck öffnen, da ihre Anordnung sonst nutzlos wäre. Auf der anderen Seite sind jedoch Ausatemventile für Filtermasken mit in beiden Richtungen durchlässigen Filterwandungen für bestimmte Einsatzzwecke sehr vorteilhaft. So zum Beispiel, wenn die äußere Luftfeuchtigkeit sehr hoch ist, so daß die Ausatemluft ebenfalls eine erhöhte Luftfeuchtigkeit aufweist. Bei Masken ohne Ausatemventil wird sich diese Luftfeuchtigkeit in der Filterwandung niederschlagen und zum vorzeitigen Verbrauch der Maske führen. Weiterhin sind derartige Halbmasken nur für eine Höchsttragdauer von etwa 8 Stunden zugelassen, so daß ihre Herstellung relativ preisgünstig erfolgen muß.In contrast to exhalation valves, which form the only airway to the outside, exhalation valves for filter masks with a filtering wall must open at a relatively low breathing pressure, since their arrangement would otherwise be useless. On the other hand, however, exhalation valves for filter masks with filter walls that are permeable in both directions are very advantageous for certain purposes. For example, if the outside humidity is very high, so that the exhaled air also has an increased humidity. In the case of masks without an exhalation valve, this air humidity will be reflected in the filter wall and lead to premature consumption of the mask. Furthermore, such half masks are only permitted for a maximum wearing period of about 8 hours, so that they must be manufactured relatively inexpensively.
Das bekannte Ausatemventil ist jedoch durch die Vielzahl der Teile, die für sich gesondert hergestellt und zusammengesetzt werden müssen, relativ kompliziert. Außerdem muß das Membranblättchen relativ leicht ausgebildet sein, um sich auch bei einem geringen Ausatemdruck anzuheben. Dies bedeutet jedoch, daß auch die Gefahr einer Fehlfunktion durch night genau ebene Membranblättchen gegeben ist. Weiterhin liegt das Membranblättchen im Schließsitz nur auf einer relativ schmalen Fläche auf. Hat sich auf dieser Fläche ein Staubkorn abgesetzt, so verbleibt dort ein Spalt, durch den ungefilterte Luft in das Innere der Filtermaske eintreten kann.However, the known exhalation valve is relatively complicated due to the large number of parts that have to be manufactured and assembled separately. In addition, the membrane leaflet must be made relatively light in order to be lifted even when the exhalation pressure is low. However, this means that there is also a risk of malfunction due to membrane sheets that are precisely level at night. Furthermore, the membrane leaflet rests only in a relatively narrow area in the closing seat. If a speck of dust has settled on this surface, there remains a gap through which unfiltered air can enter the interior of the filter mask.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine filtrierende Halbmaske mit einem Ausatemventil zu versehen, das preisgünstig herstellbar und preisgünstig montierbar ist und trotz dem die Filterwirkung in keiner Weise beeinträchtigt.The invention is therefore based on the object of providing a filtering half mask with an exhalation valve which is inexpensive to manufacture and inexpensive to assemble and despite which in no way impairs the filter effect.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichenenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Durch die Verwendung eines äußerst preisgünstigen Ausatemventils aus einem flexiblen Material mit einer in der Art eines Lippenventiles verschließbaren Auslaßöffnung können die Herstellungskosten einer Halbmaske mit Ausatemventil entscheidend gesenkt werden. Auch die Montage dieses Ventils ist relativ einfach. Schließlich weist das erfindungsgemäße Ventil im geschlossenen Zustand relativ großflächig aneinander liegende Wandungsbereiche auf, so daß auch ein eingedrungenes Staubkorn die Dichtwirkung nicht beeinträchtigen kann.By using an extremely inexpensive exhalation valve made of a flexible material with an outlet opening that can be closed in the manner of a lip valve, the manufacturing costs of a half mask with an exhalation valve can be significantly reduced. The assembly of this valve is also relatively simple. Finally, in the closed state, the valve according to the invention has wall regions lying against one another over a relatively large area, so that even a dust particle that has penetrated cannot impair the sealing effect.
Zwar sind Lippenventile an sich bereits bekannt (siehe zum Beispiel DE-OS 30 17 18) ihre Verwendung war jedoch bislang stets auf Gasmasken,Schnorchel usw. beschränkt, bei denen sie das einzige Ausatemventil darstellten und demgemäß für einen hohen Ausatemdruck ausgelegt waren. Eine Verwendung für die gattungsgemäßen Halbmasken mit filtrierender Wirkung wurde nicht in Betracht gezogen. Vielmehr wurden für diese Verwendungszwecke das vorbenutzte, relativ komplizierte Ausatemventil entwickelt, das den erforderlichen geringen Öffnungsdruck sicherstellen sollte.Although lip valves are already known per se (see, for example, DE-OS 30 17 18), their use has hitherto always been restricted to gas masks, snorkels, etc., in which they were the only exhalation valve and were accordingly designed for high exhalation pressure. Use for the generic half masks with a filtering effect was not considered. Rather, the previously used, relatively complicated exhalation valve was developed for these purposes, which should ensure the required low opening pressure.
Die Montage des erfindungsgemäßen Ausatemventils wird gemäß Anspruch 2 erleichtert, wenn eine Dichtfläche direkt an die Wandung des Ventils angeformt wird.The assembly of the exhalation valve according to the invention is facilitated according to
Eine weitere Erleichterung der Montage ergibt sich aus der Ausgestaltung nach Anspruch 3.A further simplification of the assembly results from the configuration according to
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 und 5 verbessert die Dichtwirkung weiter, da die Dichtflächen beim Einatmen zwangsläufig gegen die Filterwandung gepreßt werden.The embodiment according to
Dieser Effekt wird noch durch die Anordnung des Sammelraums nach den Ansprüchen 6 und 7 verstärkt.This effect is reinforced by the arrangement of the collecting space according to
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 9 wird eine weitere Absicherung gegen das Eindringen von ungefilterter Luft beim Einatmen erreicht. Durch das Anlegen der äußeren Wandung an den Umfang der Eintrittsöffnung wird eine zusätzliche Abdichtung erreicht, so daß der notwendige Ausatemdruck zum Öffnen des Ventils weiter reduziert werden kann.The embodiment according to
Die Ansprüche 9 bis 11 beschreiben besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele des Sammelraums und seiner Abdichtung.
Von besonderem Vorteil ist die Anordnung des trichterförmigen Sammelraums, der Eintrittsöffnung und der kuppelförmigen Auswölbung nach Anspruch 12, da dadurch die Ausatemluft gezielt in das Ventil eigeleitet und das Öffnen des Ventils dadurch erleichtert wird.The arrangement of the funnel-shaped collecting space, the inlet opening and the dome-shaped bulge according to
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 13 kann der Ausatemdruck, d.h. derjenige Druck, bei dem der Lippenbereich öffnet, variiert bzw. auf einen äußerst geringen Wert eingestellt werden.With the configuration according to
Der Anspruch 14 beschreibt eine platzsparende Ausgestaltung des Ausatemventils, bei der darüberhinaus weniger die Gefahr besteht, daß sich der Träger der Maske durch das herabhängende Ventil gestört fühlt.The claim 14 describes a space-saving design of the exhalation valve, in which there is also less the risk that the wearer of the mask feels disturbed by the hanging valve.
In den Ansprüchen 15 und 16 wird ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des Lippenventils angegeben, mit dem auf eine einfache Weise die notwendige dünne Wandstärke im Lippenbereich bzw., wenn gewünscht, unterschiedliche Wandstärken hergestellt werden können.In claims 15 and 16, a particularly preferred method for producing the lip valve is specified, with which the necessary thin wall thickness in the lip area or, if desired, different wall thicknesses can be produced in a simple manner.
Ein Ausführungsbeipiel der Erfindung ist anhand der Zeichnugen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen filtrierenden Halbmaske,
- Fig. 2 den Schnitt II/II aus Figur 1 mit einem ungeschnittenen Lippenventil,
- Fig. 3 ein geschnittenes Ausatemventil entlang der Linie II/II beim Ausatmen,
- Fig. 4 die Darstellung aus Fig. 3 beim Einatmen, und
- Fig. 5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ausatemventil.
- 1 is a perspective view of a filtering half mask according to the invention,
- 2 shows the section II / II of Figure 1 with an uncut lip valve,
- 3 shows a sectioned exhalation valve along the line II / II when exhaling,
- Fig. 4 shows the representation of Fig. 3 when inhaled, and
- Fig. 5 is a plan view of an exhalation valve according to the invention.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer filtrierenden Halbmaske 1, die in eine an die Gesichtsform des Normalträgers angepaßte Form gebracht wurde. Die Halbmaske 1 beste ht aus einer in beiden Richtungen für die Atemluft durchlässigen aber Schadstoffe ausfilternden Filterwandung 2 und ist mit Hilfe einer um den Hinterkopf laufenden Bebänderung 3 vor Mund und Nase zu tragen. Die Bebänderung 3 ist mit Laschen 4 an der Halbmaske 1 angeordnet. Im Bereich des Mundes des Trägers durchragt, wie in Figur 2 dargestellt, ein Ausatemventil 5 die Filterwandung 2 der Halbmaske 1.Figure 1 shows a perspective view of a filtering half mask 1, which has been brought into a shape adapted to the face shape of the normal wearer. The half mask 1 consists of a
Das Ventil 5 ist einstückig aus einem dünnen, flexiblen Material, wie beispielsweise ein gummiähnlicher Kunststoff oder dergleichen, gefertigt und weist einen im wesentlichen schlauchförmigen Lippenbereich 6 auf, der derart flachgedrückt ist, daß eine Auslaßöffnung 7 am unteren Ende des Lippenbereichs normalerweise geschlossen ist und sich nur unter der Wirkung des Ausatemdruckes schlitz- bis kreisförmig öffnet. An dem der Auslaßöffnung 7 abgewandten Ende des Lippenbereichs 6 ist eine Eintrittsöffnung 8 vorgesehen, deren Achse im wesentlichen senkrecht zum allgemeinen Verlauf des oberen Lippenbereichs 6 verläuft. Der Querschnitt der Eintrittsöffnung 8 ist auf den Querschnitt einer Öffnung 9 in der Filterwandung 2 abgestimmt und wird durch eine Einschnürung 10 in der Wandung des Ventils 5 gebildet. Die Breite der Einschnürung 10 entspricht im wesentlichen der Stärke der Filterwandung 2, so daß der Bereich um die Öffnung 9 in der Filterwandung 2 im Inneren der Einschnürung 10 aufgenommen wird. Dabei sind die Seitenbegrenzungen der Einschnürung 10 als ringförmige Dichtflächen 10a und 10b ausgebildet, die sich von innen und außen gegen die Filterwandung legen. Im Bereich einer oder beider Dichtflächen kann die Wandstärke zusätzlich wulstartig erhöht sein, was die Dichtwirkung weiter verbessert. Die Wandung des Ventils 5 erweitert sich in das Innere der Halbmaske 1 zu einem trichterförmigen Sammelraum 11. Der trichterförmige Sammelraum 11 ist direkt vor dem Bereich des Mundes des Trägers angeordnet und leitet die Ausatemluft in Richtung auf die Eintrittsöffnung 8. Dabei befindet sich an der der Dichtfläche 10a gegenüber liegenden Wandung eine Druckfläche 11a, an der der Ausatemdruck angreifen und die Dichtfläche 10a gegen die Filterwandung 2 drücken kannn. Durch ihre flexible Ausgestaltung dehnt sich weiterhin die Wandung des Trichters 11, so daß um die Entrittsöffnung 8 radiale Zugkräfte erzeugt werden, die die Wandung fest gegen die Öffnung 9 in der Filterwandung 2 pressen. Zwischen dem Lippenbereich 6 und der Eintrittsöffnung 8 ist ein weiterer, etwas kleinerer Sammelraum 12 für die Ausatemluft vorgesehen. Der Sammelraum 12 ist als kuppelförmige Auswölbung ausgestaltet.The
Zumindest am Übergang zum Lippenbereich 6 ist an der der kuppelförmigen Auswölbung 12 zugewandten Seite der sich um die Eintrittsöffnung 8 erstreckenden Wandung eine wulstartige Verdickung 13 vorgesehen, an deren Oberfläche 13b die gegenüberliegende Dichtfläche 13a der kuppelförmigen Ausnehmung 12 gezogen wird. Die Einatemrichtung ist durch den Pfeil dargestellt. Dabei wölbt sich die kuppelförmige Auswölbung nach innen, wobei gleichzeitig die Dichtfläche 10b der Einschnürung 10 fest gegen die Filterwandung 2 gepreßt wird. Auf diese Weise kann weder durch die Austrittsöffnung 7 noch im Bereich der Öffnung 9 in der Filterwandung 2 ungefilterte Luft in das Innere der Maske 1 gelangen.At least at the transition to the
Die Wandungsstärke im Lippenbereich 6 ist derart gewählt, daß sich die Auslaßöffnung 7 auch bei den in der Halbmaske 1 auftretenden geringen Ausatemdrücken zuverlässig öffnet. Wie Figur 3 zeigt, kann jedoch für die übrigen Teile der Wandung eine größere Wandstärke gewählt werden, wenn dies aus Festigkeitsgründen erforderlich erscheint. Der Übergang zwischen den Teile geringer Wandstärke und der größeren Wandstärke kann kontinuierlich wie gezeichnet, oder stufenweise erfolgen. Weiterhin kann der Lippenbereich 6, wie in Figur 2 gezeigt an die Außenkontur der Filterwandung 2 angepaßt werden. Bei der Erprobung haben sich Wandstärken von 0,3 mm im Lippenbereich in der Nähe der Austrittsöffnung 7 bewährt, währ end für die übrigen Teile eine Wandstärke von 0,8 mm vorgesehen wurde. Eine weitere Verringerung des notwendigen Ausatemdruckes kann erreicht werden, indem der Lippenbereich wie Figur 5 zeigt, in Richtung auf die Auslaßöffnung 7 schmaler wird.The wall thickness in the
Bei der Montage wird zunächst die Öffnung 9 in die Halbmaske 1 eingeformt, wobei deren Durchmesser auf den Durchmesser der Eintrittsöffnung 8 und umgekehrt abgestimmt werden müssen. Das Ausatemventil wird einstückig durch Tauchen einer entsprechenden Positivform in ein Bad des verwendeten Kunststoffes hergestellt. Für den Fall, daß im Bereich außerhalb der Lippen eine etwas größere Wandstärke gewünscht wird, als die an den Ausatemdruck angepaßte Wandstärke im Lippenbereich, hat sich ein zweistufiges Tauchverfahren als zweckmäßig erwiesen, bei dem diejenigen Teile, bei denen eine größere Wandstärke gewünscht wird, entsprechend öfters in das Bad derart eingetaucht werden, daß sich die erforderliche Anzahl von Materialschichten bis zur gewünschten Wandstärke übereinander anlagern. Dann wird das AusatemVentil in die Öffnung der Halbmaske eingesetzt und nach Bedarf festgeklebt.During assembly, the
Die Erfindung ist nicht auf das gezeichnete und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere die Form der Auswölbung kann variiert werden, beispielsweise kann statt der kuppelförmigen Auswölbung eine zylinderförmige Auswölbung vorgesehen werden. Auch andere Formen sind denkbar, solange sichergestellt ist, daß die Auslaßöffnung durch den Unterdruck beim Einatmen sicher geschlossen gehalten werden kann, ohne daß der notwendige Öffnungsdruck beim Ausatmen erhöht wird. In der Öffnung in der Filterwandung kann weiterhin eine gesonderte Dichtung vorgesehen werden, die die äußere Abdichtung zwischen dem Ventil und der Filterwandung übernimmt.The invention is not limited to the illustrated and described embodiment. In particular, the shape of the bulge can be varied, for example a cylindrical one instead of the dome-shaped bulge Bulge can be provided. Other shapes are also conceivable, as long as it is ensured that the outlet opening can be kept securely closed by the negative pressure when inhaling, without the necessary opening pressure being increased when exhaling. A separate seal can also be provided in the opening in the filter wall, which takes over the external sealing between the valve and the filter wall.
Die Abmessungen des Ausatemventils, insbesondere die Länge und Breite des Lippenbereichs wird in Relation zur Wandstärke auf den Ausatemdruck abgestimmt. The dimensions of the exhalation valve, in particular the length and width of the lip area, are matched to the exhalation pressure in relation to the wall thickness.
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